基于SVAC感兴趣区域的码率控制算法

支持感兴趣区域编码是SVAC标准的重要特性,感兴趣区域编码可以提高图像处理效率并能大大降低码率,但是码率依然会随编码帧的复杂度而波动,导致传输信道利用率较低。SVAC标准目前并没有推荐的码率控制算法。本文提出了一种基于SVAC感兴趣区域的码率控制算法：通过计算图像复杂度信息,对感兴趣区域与背景进行比特数分配,并将比特数优先分配给感兴趣区域;设计虚拟缓存器,通过计算缓存器的占有率实时调整每个编码帧感兴趣区域及背景的量化参数。实验结果表明,该算法将视频编码输出码率稳定在传输信道带宽内,提高了信道的利用率,并且保证了感兴趣区域具有平滑优质的图像质量。     

多码率JPEG2000的感兴趣区域编码

提出了一种支持多个JPEG2000感兴趣区域(ROI)编码的算法，利用JPEG2000率失真函数为凸函数的特性，在每层对ROI和背景(BG)分配不同的码率，对应不同的截止门限，最终生成的包将不同截止门限的码块流连接在一起。该方法支持动态定义多优先级ROI，生成码流与标准完全兼容。     

基于码率优化分配的感兴趣区域编码算法

提出一种基于码率优化分配的感兴趣区域(ROI)编码算法,根据码率优化分配的原理,在压缩后率失真优化理论基础上,通过感兴趣因子对ROI有贡献的码块进行失真估计的缩放,为ROI码块分配较多的码率,以提高ROI在编码时的优先权。实验结果表明该算法实现了低码率时ROI的优先编码,同时保持一定的背景效果。     

基于H.264的码率控制

为降低计算复杂度,提高图像质量,提出了一种新的码率控制算法。编码过程中根据图像内容的自适应性和图像复杂度分配帧层的目标比特数,在基本单元层通过计算当前基本单元的亮度像素方差,来衡量该区域的纹理复杂程度,通过纹理复杂度优化比特分配。实验结果表明：与原算法相比,该算法在几乎不影响信噪比的情况下,能将码率更精确地控制在目标码率附近。     

基于JPEG2000 ROI机制面向ATR的图像压缩

如何使得经过有损压缩后的图像能保持一定程度的自动目标识别(ATR)性能，是一个十分重要的问题。JPEG2000标准中的感兴趣区域(ROI)编码机制是一个恰当的选择。该文根据恒虚警率(CFAR)检测器确定ROI区域，利用JPEG2000算法进行压缩。实验结果表明，在小于0.1bpp的极低码率条件下，提出的算法与JPEG、SPIHT、基本JPEG2000压缩算法相比，压缩后的图像的自动目标识别性能有了较大的改善。     

基于Adaboost的人脸感兴趣区域编码

在分析JPEG2000标准感兴趣区域（Region of Interest-ROI）编码的基础上,提出一种结合AdaBoost算法的自动人脸感兴趣区域编码方法。该方法通过AdaBoost算法检测定位图像中的人脸区域,动态生成感兴趣区域掩膜,然后采用JPEG2000中最大位移法（MaxshiR）进行感兴趣区域编码。实验仿真结果验证了该方法的有效性和可行性。     

一种面向H.264/AVC的帧层码率控制算法

分析了H.264/AVC编码后各帧质量波动大的原因,提出基于反馈原理的帧层码率控制算法——RCBF。该算法在保证缓冲区不上溢和下溢的前提下,按照帧复杂度来分配目标比特数,减少因为目标比特数与帧复杂度不一致引起的编码质量波动。同时根据反馈原理,参考前面帧的分配误差调整分配的目标比特数,使帧层码率控制更加准确。实验结果表明,RCBF算法的峰值信噪比PSNR值波动与JM10.2下的码率控制算法JVT-G012相比明显减小,同时平均PSNR值和控制精度也有提高。     

一种基于EBCOT的感兴趣区图像编码算法

优化截断嵌入式编码(Embedded block coding with optimized truncation, EBCOT)是JPEG 2000的核心, EBCOT所采用的基于码块的率失真优化方式为实现图像感兴趣区(Region of interest, ROI)编码提供了良好的基础. 本文分析了其中具有代表性的隐式ROI 编码算法, 并提出了一种改进方法. 通过构造加权函数, 合理地为ROI码块分配权重, 在保证ROI信息被优先编码的同时, 降低ROI码块中背景区域小波系数的影响, 提高了重建图像ROI的质量. 实验结果表明, 算法在低码率下重建图像ROI质量提高明显, 在高码率下也能够很好兼顾重建图像背景区域的质量.     

优化编码树单元级比特分配算法

新一代视频编码标准H. 266/VVC(Versatile Video Coding)的码率控制算法采用编码参数相互独立的率失真优化技术。然而,同一帧内的编码树单元（CTU）间在空域上相互影响,且存在全局编码参数;同时,CTU级比特分配公式采用近似的编码参数分配比特,进而降低了码率控制精度和编码性能。针对上述问题,提出空域全局优化CTU级比特分配算法RTE＿RC(Rate Control with Recursive Taylor Expansion),并通过递归算法逼近全局编码参数。首先,建立空域全局优化比特分配模型;其次,应用递归算法求解CTU级比特分配模型中的全局拉格朗日乘子;最后,优化编码单元的比特分配并对编码单位进行编码。实验结果表明,在低延时P(Prediction)帧（LDP）配置下,与码率控制算法VTM＿RC相比,所提算法的码率控制误差由0.46%下降至0.02%,码率节省了2.48个百分点,编码时间下降了3.52%,显著提升了码率控制精度和率失真性能。     

一种HEVC低延时编码码率控制算法

传统码率控制方法常常引起视频编码器的率失真性能降底。为了在满足码率控制精度的同时改善编码器率失真性能,提出一种基于改进R-λ模型的帧级码率控制算法。根据帧率把待编码视频序列划分成多个控制单元,并为当前控制单元分配目标比特;根据控制单元层的可用比特数为当前GOP分配目标比特;根据GOP层的可用比特数为当前待编码帧分配目标比特,再利用改进的R-λ模型计算得到拉格朗日乘子λ进行编码。在通用测试条件下的实验结果显示,该算法具有较高的码率控制精度,同时改善了编码器的率失真性能。其平均码率相对误差为0.095%;以不开启码率控制的HM16.7作为基准,平均码率节省(BD-Rate)达到了2.6%。     

在PC机上实现的极低码率数字视频压缩及解压缩算法

随着计算机和网络技术的迅猛发展，多媒体技术开始越来越深刻地影响以致改变我们的生活、工作和受教育的方式。视频技术是多媒体技术的重要组成部分，高效优质的数字视频压缩技术对于多媒体技术的普及是不可少的。已有一些数字视频压缩标准被提出并被广泛应用，本文实现的是ITU最新提出的适用于目前话音线路的极低码率视频压缩和解压缩算法，该技术适合于电话线路上进行的视频电子会议及其它一些相关应用。     

Visual sensitivity guided bit allocation for video coding

A video bit allocation technique adopting a visual distortion sensitivity model for better rate-visual distortion coding control is proposed in this paper. Instead of applying complicated semantic understanding, the proposed automatic distortion sensitivity analysis process analyzes both the motion and the texture structures in the video sequences in order to achieve better bit allocation for rate-constrained video coding. The proposed technique evaluates the perceptual distortion sensitivity on a macroblock basis, and allocates fewer bits to regions permitting large perceptual distortions for rate reduction. The proposed algorithm can be incorporated into existing video coding rate control schemes to achieve same visual quality at reduced bitrate. Experiments based on H.264 JM7.6 show that this technique achieves bit-rate saving of up to 40.61%. However, the conducted subjective viewing experiments show that there is no perceptual quality degradation. EDICS-1-CPRS, 3-QUAL.     

A frame-level encoder rate control scheme for transform domain Wyner-Ziv video coding

Available distributed video coding codecs are mostly based on decoder rate control scheme where the parity bits for decoding can be achieved over a feedback channel. Meanwhile, the frequent requests over feedback channel increase the transmission delay. The feedback-free distributed video coding, relying on encoder rate control in literatures, has overcome the aforementioned shortcoming. However, when performing parity bitrate estimation and other operations, the feedback-free distributed video coding systems based on bit-plane usually require high precision of bitrate estimation and high quality of side information at the encoder. In this paper, we propose a frame-level distributed video coding system based on encoder rate control. The innovations include three parts: 1) an adaptive coding mode selection algorithm is proposed, which utilizes both temporal and spatial correlation and reduces the complexity of encoder; 2) a bit-plane rearrangement method is adopted, which makes the coding rate on each bit-plane homogeneous and effectively reduces the accuracy requirement of the parity bitrate prediction and improves the efficiency of rate estimation; 3) a frame-level parity bitrate estimation scheme is presented to enhance the efficiency of rate estimation on the basis of a look-up table. Numerical results verify that the proposed scheme remarkably improves the rate distortion performance of distributed video coding at low bitrate.     

A new difference expansion transform in triplets for reversible data hiding

Difference expansion (DE) has been widely used for reversible data hiding. In this paper, a novel transform which embeds two bits of information in a triplet of coefficients is presented. This transform can be applied in spatial or frequency domains and induces minimum distortion to the initial data or coefficients. The proposed method outperforms all similar DE methods using triplets in terms of computational cost, visual quality and bitrate.     

医学图像感兴趣区的内嵌小波编码新方法*

提出了一种新颖的适合医学图像的压缩算法AR-EWC(embedded wavelet coding of arbitrary ROI).该算法保证了感兴趣区域边界与背景光滑过渡,支持任意形状ROI的无失真编码,生成内嵌有损到无损图像质量渐进优化的码流,并且可以对ROI独立随机存取.针对医学图像的特点,对包含重要临床诊断信息区域采用完全无失真的无损压缩,而对背景采用高压缩比的有损压缩,既保证了医学图像对高质量的要求,相对于传统的无损方案又大大提高了图像的整体压缩比.在临床头部MR图像数据集上的实验表明,该算法在保证了ROI区域无损压缩的前提下,达到了与经典的有损压缩算法相当的压缩比率.     

一种基于新量化方案的形状自适应整数小波编码算法

首先提出了基于提升方案的形状自适应整数小波变换算法。然后对整数小波同第一代小波的变换系数分布特性的差异进行了详细的分析．针对整数小波变换系数幅值动态变化范围小,而传统EZW中阈值区间相对较大,不利于形成零树结构的不足,提出了基于奇数平方的阈值选取方法．并在此基础上,提出一种基于二分法的量化逼近方案,与传统的基于住平面的量化方法相比,该方案能用更少的比特来完全重构一个系数．最后,提出了基于整数小波变换和新的量化方案的形状自适应EZW编码算法．实验结果表明,闽值选取方法是合理的,而基于二分法的量化逼近方案是有效的．在相同码率下,与传统阈值选取和量化方案相比,该方法重构图像的峰值信噪比要高出0．5～2dB．     

Region-based hybrid medical image watermarking for secure telemedicine applications

In this paper we propose a novel region based hybrid medical image watermarking (MIW) scheme to ensure authenticity, integrity and confidentiality of medical images. In this scheme a digital medical image is partitioned into region of interest (ROI) and the region of non interest (RONI). To detect and localize ROI tampering with high accuracy pixel wise positional and relational bits are calculated. Positional bit is calculated with respect to MSBs, row and column of the pixel. Relational bit shows the relation between MSBs. Two original LSBs of each ROI pixel are replace by their corresponding positional and relational bits. Original LSBs of ROI pixels are concatenated and embedded in RONI for ROI recovery in the case of tampering. Multiple watermarks i.e. electronic patient record (EPR), hospitals logo and LSBs of ROI are embedded simultaneously as a robust watermark in RONI using IWT-SVD hybrid transform. The proposed scheme is blind and free from false positive detection. Various experiments have been carried out on different medical imaging modalities to evaluate the performance of the proposed scheme in terms of imperceptibility, robustness, tamper detection, localization, recovery and computation time. ROI tampering is detected and recovered with high accuracy. Thus, the proposed scheme is effective in telemedicine applications.

     

一种面向对象速率控制方法

该文提出了一种面向对象的速率控制算法,对重要对象区域根据宏块运动剧烈程度分配量化步长,在控制输出速率为常数的同时,该算法能让人类视觉更敏感的运动宏块分配到更多的比特。另外该算法比以率失真模型为基础的速率控制算法具有更低的计算复杂度。从模拟实验的结果可以看出该算法能有效提高指定区域的视觉质量。     

一种针对MPEG-4 AVC/H.264的用于快速码流生成的运动信息描述算法

由于MPEG-4 AVC/H.264采用了可变块尺寸(variable block size)和率失真最优化(rate distortion optimization)两项技术,视频编码流程中复杂度最高的运动估计(motion estimation)模块变得更加复杂.另一显著的变化就是,所获取的运动信息与目标码率紧密相关.这给传统的快速转码技术带来了很大困难.该文首先提出了一种分层模型,按由粗到细的方式描述每个宏块(macroblock)的运动信息.基于这个分层模型,文中提出了一种通过预编码获取运动信息的算法,从而生成视频序列运动特性的完整描述.有了这种运动信息描述,在编码或是转码的过程中,编码器可以跳过运动估计过程,编码复杂度因此大大减少.为进一步加快编码速度,还提出了从运动信息描述中抽取最优运动信息的快速算法.实验结果验证了所提算法的有效性,在大大降低编码复杂度的同时,编码性能与最优的MPEG-4 AVC/H.264非常接近.     

基于ISA-DWT的多个任意形状感兴趣区域编码框架

提出了一个多个任意形状感兴趣区域编码框架.通过引入灰度掩膜图像来表示不同感兴趣区域的优先级,在总的目标码率和各个优先级感兴趣区域重建质量的约束条件下,按照优先级从高到低的顺序对不同的感兴趣区域采用整数到整数形状自适应离散小波进行变换,对变换后的系数采用修改的SPIHT算法产生单独的压缩码流.实验结果表明,本编码框架有如下优点：（1）根据感兴趣区域的优先级顺序来保证感兴趣区域的目标重建质量;（2）适合于任意形状感兴趣区域的有损和无损压缩;（3）感兴趣区域重建质量估计方法简单有效.