分布式视频编解码技术在无线视频通信中的研究

在视频编码领域中,分布式视频编解码系统具有低功耗、低复杂度、高压缩效率和强健壮性等特点。在无线视频通信体系当中,分布式视频编解码技术取得了很多有意义的成果。为了进一步提高分布式视频编码技术的编码质量,文章在信息估计、量化技术及编码器设计、运动估计和运动补偿算法、重构模块算法等方面进行了深入的分析,提出了一些有意义的研究思路和方向。     

基于网络编码的SVC高效传输系统

为了同时提高网络中视频的传输效率和质量,提出了一种可分级视频编码(SVC)视频鲁棒性传输系统方案,并提出了该系统特性的描述方式．将随机线性网络编码技术和SVC技术相结合,得到了视频系统中视频流打包、传输和延迟特性的表达式,并分别说明了提高重建图像质量的数据包模型、码流组织方式和满足不同延时需求的码流传输方法．仿真结果表明,提出的算法可以有效提高视频的传输质量和效率．研究结果可以用于实际SVC视频传输系统的设计．     

一种新的多视点分布式视频编码算法

提出一种新的分布式视频编码(DVC)算法,在编码端对原始视频帧进行块分类后,对其稀疏块进行编码;在解码端应用复杂的重构算法并结合DVC边信息融合算法。提出的算法具有复杂度低、码率较低、码率控制灵活等优点,同时编解码端互相独立、无须反馈通道。仿真实验表明,提出的算法具有降低编码复杂度和保持压缩效率的优点。     

单通道视频编码的可变码率控制方法

为提高实时视频编码的图像质量,提出了一种低复杂度单通道视频编码的可变码率(VBR)控制算法.通过简化经典率失真R-D模型推导得到图像复杂度和空间活动性的线性公式,根据运动估计过程的残差信息计算当前编码图像的复杂度.在编码过程中,动态地改变该公式的参数来适应各种不同的视频场景.利用图像复杂度和编码比特数的线性模型来分配当前图像的目标编码比特数,同时结合先前实际编码比特率和期望比特率之间的偏差调整目标比特数.实验结果表明,该算法可以有效地进行码率控制,对场景复杂度变化有很强的适应性,得到相对平稳的图像质量.与TM5算法相比,平均峰值信噪比(PSNR)提高了0.7～1.0dB.     

适于交通视频的时间可伸缩帧间快速编码算法

为了使分级B帧在交通监控视频中编码的计算复杂度得到进一步缩减,提出一种基于背景差分法的适合分级B帧的快速算法.通过改进的基于单高斯模型的时空背景建模方法获取背景图像|使用背景差法求出差值图像,通过滑动窗口去抖动算法正确获取运动区域|通过分析监控视频编码中影响分级B帧宏块模式选择的关键参数的统计数据,缩减可能编码模式,从而提高编码速度.实验表明:本算法与标准算法比较,在保证编码效率和解码视频质量的前提下,编码时间可以平均节省约85%.     

基于H.264算法的嵌入式视频采集及编码优化分析

鉴于视频监控系统应用日益增长,传统视频监控系统存在硬件配置低、编码效率低等问题,根据H.264编码算法和嵌入式硬件平台特性,分别从代码、参数及算法方面提出了x264编码器基于ARM平台的算法优化方法,同时在帧间预测的运动估计中采用了改进的DIA搜索算法,有效提高了搜索速率和搜索精度。优化的x264编码器经交叉编译后移植至嵌入式平台,通过对多组视频序列的测试,证明该系统设计简单、实时性强、系统稳定性高,系统在组网、扩展性、成本和应用场景方面都具备明显优势。     

速率控制与容错联合编码方案

针对移动网络中低时延视频应用的诸多约束,提出了一种速率控制和容错编码相结合的H.264视频通信新方案．采用预编码阶段估计出的视频帧及其内部宏块对传输差错的敏感度,设计了自适应的帧级和宏块级目标比特分配方法．根据视频片(slice)中对差错敏感的宏块所占的百分比为其设置了重要性等级,采用Turbo码对不同重要性的片进行不均等差错保护(UEP)．实验结果显示,此方案与传统的H.264速率控制与容错算法相比,在解码端可以获得超过1dB的亮度PSNR增益．     

使用联合比特面译码的分布式视频编码

提出了一种联合比特面译码（JBPD）算法用于分布式视频编码。该方法利用量化系数已解码比特平面的结果作为先验信息,对其它比特平面进行解码,避免了独立比特面解码时存在的信源间相关性弱化,更充分利用了Wyner-Ziv帧与关键帧之间的相关性,可在不增加解码复杂度的情况下提升分布式视频编码的率失真性能。仿真结果表明,在其它环节相同时采用联合比特面译码算法的分布式视频编码系统比采用独立比特面译码的系统最多可节省比特率16.5%,并且随着量化级数的增多,性能提升更为明显。     

应用于H.26X的通用无损帧内编码优化算法

在H.26X系列视频编码标准的无损压缩方案中,通过帧内预测得到的预测残差仍具有较强的空间相关性,直接参与熵编码将导致编码效率下降。与自然图像不同,帧内预测残差的空间相关性体现为含有丰富的边缘特征。为利用帧内预测残差特殊的空间相关性,进一步降低其空域冗余,提高视频帧内编码的效率,提出一种通用的基于残差中值边缘检测的无损帧内编码算法。算法首先对帧内预测残差逐点进行边缘检测,通过分析临近点的数值特征,使用中值边缘检测算法得到当前点的预测值;然后,对比预测值与原始残差值,得到新的预测残差;最后,为确保编码新的预测残差能够提高压缩率,依照当前编码单元的能量是否降低来快速判断是否使用新的残差进行熵编码。实验结果表明:经过该算法处理的编码单元具有更低的空域冗余和残差能量,从而可降低熵编码后的码率。经统计,在H.265与最新的H.266标准中应用提出的优化算法,帧内预测残差的能量平均降低67.9%,平均码率分别降低7.04%和5.98%,同时编解码时间变化细微,具有显著的实用价值。     

分布式视频编码中边信息的多策略优化

分布式视频编码器中边信息的重建质量直接影响整个编码器的率失真(Rate Distortion, RD)性能.为了提高分布式视频编码的边信息重建质量,从而优化其RD性能,在介绍最基本的边信息内插算法基础上,提出了3种策略对边信息帧进行重建优化:在利用传统单向运动估计得到运动矢量初始值后,首先利用交叠对称双向运动估计、自适应加权运动场滤波对运动场进行优化重建,然后通过加权交叠运动补偿减少边信息帧的方块效应.实验结果表明所提出的算法相对于其他边信息重建算法在不改变编码端的运算复杂度的情况下,明显提升了视频编码系统的RD性能.     

基于多维矢量矩阵的多视角视频编码

针对现行视频压缩编码标准对多视角视频编码(MVC)的支持与扩展存在一定的局限性这一问题,结合多维矢量矩阵理论,对先前研究中提出的针对单一视角彩色视频流的一整套压缩编码方案加以扩展,将其应用于八个视角的视频编码中,包括多维分块、多维重组、多维矢量DCT正交变换、多维量化、差分编码、多维扫描及行程编码。通过对实验数据的分析,验证了这一整套方案在多视角视频编码中的可行性,为多维矢量矩阵以及多视角视频编码的进一步研究奠定了基础。     

Fast mode decision for Hierarchical-B pictures in scalable video coding

To decrease the computational complexity of adaptive inter-layer prediction and improve the encoding efficiency in scalable video coding,a mode decision algorithm is proposed by exploiting the part of used candidate modes of the co-located reference macroblocks for Hierarchical-B pictures.This scheme reduces the amount of the candidate modes to generate a dynamic list for the current encoding macroblock according to the statistical information derived from the co-located reference macroblocks in different temporal levels.The experimental results show that this fast algorithm reduces approximately 31% encoding time on average with the negligible loss of encoding performance.     

基于像素域的Wyner-Ziv视频编码算法

在分布式视频编码有损编码理论的基础上,提出了一种基于像素域的分布式视频编码方法。在该方法中,输入的视频帧被分为Key帧和Wyner-Ziv帧两类,其中Key帧使用传统的帧内编码方式进行编码,而Key帧之间的Wyner-Ziv帧使用基于像素域的编码方法。在解码端,通过对相邻的Key帧进行运动补偿插值,得到Wyner-Ziv帧的辅助信息,再结合编码比特流的解码信息获得重构Wyner-Ziv帧。实验结果表明:基于像素域的Wyner-Ziv分布式视频编码算法具有优于H.264全I帧编码的性能。     

新一代视频编码标准HEVC关键技术及其应用

ITU-T/VCEG和ISO-IEC/MPEG两大国际标准组织联合推出下一代视频编码标准(high efficient video coding,HEVC),主要为高清/超高清以及3D视频编码服务,目标是实现在保证H.264/AVC视频质量基础上,压缩率可提高50%.针对之前的编码标准,在介绍HEVC技术发展背景的同时,重点介绍了其预测编码和变换编码相结合的混合编码器框架,基于4叉树和扩分块单元的数据结构,多角度的帧内预测模式和采用先进运动矢量预测技术的帧间预测模式,以及其对并行化特有的数据处理方式和针对3D视频编码应用.最后,总结了HEVC的最新应用并对其未来发展方向进行了展望.     

南水北调工程异构网络下的视频监控方案

针对南水北调中线工程在异构网络下的视频监控传输问题,提出了一套包括基于网络状况的带宽评估方法,以及参数可调的网络视频编码传输方式的异构网络视频监控解决方案.该方案对南水北调工程异构网络环境下视频监控系统的整体架构进行了设计,并基于实时传输协议/实时传输控制协议(RTP/RTCP)对网络参数进行了评估.在得出的网络带宽评估结果基础上,设计了一种码率可调的编码传输方案.最后结合所实现的系统,对系统性能进行了详细测试和分析.通过在南水北调中线工程的实际应用证明,本系统能够对当前带宽下的视频编码进行优化,提高异构网络下的视频编码传输效率,且性能指标达到了4路720P视频监控的设计要求.     

可分级视频编码中重采样滤波器设计

针对可分级视频编码中重采样技术的下/上采样滤波器分立设计而导致滤波器性能变差的问题,提出一种匹配的数字图像下/上采样滤波算法。该算法利用已获得的图像下采样滤波器参数,推导出与其对应的上采样滤波器,从而达到两者匹配的目的。这样不仅能够提高视频质量,更可以提升空间可分级的编码性能。与JSVM标准的实验仿真结果相比,匹配的重采样滤波器在性能上有较大提高,其峰值信噪比平均增加1.6dB。     

基于深度特性的帧间预测快速算法

高效视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)的帧间预测部分存在很高的计算复杂度,为了降低编码时间复杂度,提出了一种基于深度特性的帧间预测快速算法.首先,对帧间PU(Prediction Unit,PU)模式进行分类为规则和不规则块;然后运用本文的方式定义当前CTU(Coding T...     

面向交互应用的HEVC编码性能分析

结合现行的视频编码标准H.264/AVC,分析HEVC的具体编码技术,并对HEVC编码算法的编码效率和编码复杂度进行了对比研究。以交互应用视频序列为样本,对HEVC的具体性能进行测试,结果表明,在交互领域,和H.264/AVC相比,HEVC编码效率获得有大约50%的提升,编码复杂度也增加到了170%左右。     

基于H.264标准的视频编解码器软终端的一种实现

给出了一个基于H.264标准的视频编解码器的软终端实现方案。该方案实现了实时视频流的采集,编码,传输,解码和还原显示的整个过程。该方案优化了编解码器的算法,选择了一种合适的编码数据打包传输方式,提高了视频编解码效率和视频传输的可靠性。