分布式信源编码在视频编码中的应用研究

分布式视频编码对编码器的功耗、复杂度、存储能力和传输能力都有较高的要求,而分布式信源编码理论正好适应了这一需求。为了使人们对这一技术有所了解,首先阐述了分布式视频编码的基本原理与其应用研究现状。并针对多视点分布式视频编码的Wyner—Ziv编解码器设计、虚拟“相关信道”建模、辅助边信息生成等几项关键技术存在的问题及最新研究进展进行分析和实验,最后总结了分布式信源编码理论在多视点视频编码的发展与研究方向。     

分布式视频编码中的边信息改进算法

边信息是影响分布式视频编码系统率失真性能的关键因素之一。针对传统的运动补偿帧内插方案的固定宏块划分法忽略了视频序列中各区域运动强烈程度不均的特性,提出基于图像活跃度的灵活宏块划分算法。在前向运动估计之前,对相部关键帧的差值图像统计活跃度,根据各区域的运动强烈程度自适应地调整宏块大小。实验结果表明,对于不同运动特性的序列,本算法可以明显提升边信息帧的重建质量,使系统的率失真性能提高0.3~1.3dB有效提高了系统性能。     

一种多目分布式视频编码的边信息生成算法

针对多目视频传感器网络,提出了一种新的空间边信息生成算法,该算法将体现图像空间信息的三焦点张量引入边信息的计算.三焦点张量的匹配点计算采用了改进的基于SIFT(Scale Invariable Feature Transform)特征描述符的匹配算法,在保持对匹配有旋转、尺度缩放、亮度变化不变性的优点同时,大大提高了计算速度.仿真结果表明.无论从率失真表现还是主观质量表现角度进行比较,该算法明显优于常用的边信息生成算法、基于运动的外推法MC-E和基于运动的内插法MC-I.     

Wyner-Ziv视频编码中边信息估计改进算法

首先简要介绍了分布式编码基本原理和一种典型的分布式编码方案——Wyner-Ziv视频编码。然后在Wyner-Ziv视频编码中提出了一种改进边信息估计算法,该算法中运动估计采用加权MAD准则。实验仿真结果表明,采用该文算法得到的运动矢量场更为准确,同时在相同输出码率时PSNR比原始算法平均提高0.7 dB。     

频率域Wyner-Ziv视频编码算法的改进

为提高分布式视频编码压缩率,依据无线传感网络终端设备及Wyner-Ziv视频编码特点,针对Bernd Girod的频域Wyner-Ziv视频编码方案提出改进算法。该算法在编码端通过简单DCT运算提出将图像块分为Skip模式、低频模式和全频模式三种可选模式,在解码端根据相应的编码模式分别选择平均插值、自适应搜索运动估计插值和自适应搜索精细运动估计插值的边信息估算方法联合解码。该算法既能通过消除大量的帧间预测与熵编码实现低码率传输,又能以最小的解码代价获得更精确的边信息,从而有效地避免图像解码质量下降。实验结果表明,在相同峰值信噪比情况下,该算法的码率比Bernd Girod提出的频域Wyner-Ziv算法平均下降40%。     

分布式视频编码技术的研究

分布式视频编码建立在20世纪70年代提出的相关信源编码理论的基础上,即Slepian.Wolf和Wyner-Ziv分布式编码信息论原理,与传统视频编码技术相比,分布式视频编码从原理到实现方法上是全新的。它是基于解码端获得边信息（Side Information）的有损编码,这能够降低编码端的复杂度,而把大量的运算转移到解码端。     

分布式视频编码的关键帧提取算法

分布式视频编码方案中,目前常用固定周期的方法选取关键帧.该方法忽略了视频序列的帧间相关性、运动变化情况.针对这些缺陷,研究了基于聚类的自适应关键帧提取算法,在此基础上,提出基于互信息量的改进算法.最后,针对以上2种算法中的时延问题给出了解决方案.实验证明,对于不同的测试序列,基于互信息量改进算法相比固定选取关键帧算法,边信息PSNR均值有0.67～1.4dB的提高.此外,解决时延的算法比改进算法在效率上有很大提高.     

分布式视频编码方法研究

分布式视频编码(Distributed Video Coding,DVC)是一种新颖的视频压缩方法,具有极低的编码复杂度和良好的抗噪声鲁棒性。为了使人们对该编码方法有所了解,该文首先详细介绍了分布式视频编码的理论基础和特点,然后讨论了分布式视频编码的两大关键技术,包括编码端高效压缩和解码端边信息(side information)插值;最后总结分析了分布式视频编码在低复杂度编码和视频信号鲁棒传输等两大应用领域的研究现状,并对其研究前景进行了探讨。     

多视角分布式视频编码中基于置信度的时空边信息融合

在现有的多视角分布式视频编码MDVC(Multi-view Distributed Video Coding)边信息SI(side information)生成方法中,时间与空间边信息的融合未能有效地选择和提取两种边信息的可靠部分。针对这个问题,提出一种基于置信度的时空边信息的融合方法。利用时间和空间边信息的可靠性模版以及时空置信度的模版,获得时空融合模版;然后,利用时空融合模版从时间边信息与空间边信息中选择出最优的像素组成最终的融合边信息。实验结果表明,在相同码率的条件下,获得的峰值信噪比PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)相比于时间主导融合方法最高有0.79 d B的提升,相比于时空补偿融合模板最高有0.58 d B的提升。此外,获得的重构帧能有效地保留原始图像的细节部分。     

Wyner-Ziv视频编码中边信息估计算法改进*

与传统视频编码方法相比,DVC（distributed video coding）在编码性能方面还存在着较大差距。边信息估计是其中的关键技术之一,在很大程度上决定着编码效率。为缩短性能差距,改善边信息估计效率,提出一种针对像素域Wyner-Ziv视频编码系统的改进算法,在解码端改善了关键帧之间的运动矢量获取以及采用重叠块运动补偿来生成边信息。通过对大量测试序列的实验,验证了改进算法的率失真性能得到改善。     

分布式视频编码关键技术及研究进展

系统地阐述了分布式视频编码(distributed video coding,DVC)技术框架的基本原理和近五年的发展历程;列举了国内外多个研究小组的基本思想研究现状;分析了分布式视频编码技术的发展趋势;揭示了技术的关键和研究热点;展望了该技术在信息安全、可伸缩编码、多描述编码以及光场编码中的应用前景.     

分布式视频编码技术研究进展

介绍了分布式视频编码与传统视频编码方法思路的不同及各自适用的应用场景,阐述了分布式视频编码的理论基础和目前普遍采用的编解码框架,分析了分布式视频编码中的Wyner-Ziv编解码器设计、辅助边信息生成、虚拟相关信道建模等几项关键技术存在的问题及各自解决方案的最新研究进展,最后总结了分布式视频编码的发展与研究方向,并介绍了分布式编码在视频领域的其它应用.     

使用对极几何的多视角分布式视频编码

为了降低多视角分布式视频编码中解码器复杂度,解决视角间边信息的获取精度等问题,将一种新的基于对极几何的视差估计算法用于多视角分布式视频编码系统。提出的系统通过对视角间的冗余信息使用对极几何约束,采用新的视差搜索开始点,限制垂直方向的搜索范围以加快搜索速度。实验结果表明,提出的系统相对于运动JPEG（MJPEG）编码的主要运算绝对差值和（SAD）计算次数减少10倍,相对H.263+减少7倍。同时提出系统相对MJPEG编码有6～7 dB增益,相对H.263+有3 dB增益。     

视频编码技术的若干新进展

对数字视频编码技术的新进展进行了综述。先对传统视频编码方法进行了分析,指出其存在的不足,然后对基于压缩感知理论的视频编码、分布式视频编码、基于视觉特性的视频编码和可分级视频编码这四种视频编码技术的新进展进行了介绍,最后对未来可能的发展方向进行了展望,可为视频编码技术的相关研究提供参考。     

基于自适应分组与压缩感知的分布式视频编码方法

针对快速场景变换环境中基于压缩感知的分布式视频编码所存在的问题,提出了一种基于自适应动态分组与压缩感知的分布式视频编码方法。对采集的视频帧在基本分组的基础上插入一个自适应分组分离器,通过设定门限阈值实现能够根据视频场景变换的动态调整分组。实验表明,与基本分组方法重构效果相比,采用自适应动态分组方法的重构效果有了较大改进,其峰值信噪比也有大大改善和提高,有效地解决了视频帧中场景变化较快造成的关键信息边缘纹理损失的问题。     

基于LDPC的码率自适应分布式视频编码

为了在分布式视频编码（DVC）中取得更好的压缩性能,将校验节点的合并和分裂进行有机结合,提出了一种码率自适应LDPC（RALDPC）编码新方法。该方法首先基于PEG算法构造高压缩比LDPC码字;然后由行均匀分裂得到低压缩比码字;最后通过合并或分裂校验矩阵对应的行来适度调整码率。为保证码字性能,还提出了校验节点合并的3个限制条件,并基于RALDPC提出了一种码率自适应DVC编码方案。实验结果表明,与当前基于Turbo码的DVC方案相比,在原信息和边信息高度或中度相关时,编码性能提高了0.1～0.7dB。     

WMSN中的分布式视频编码GOP大小控制方法

针对分布式视频编码（DVC）序列在无线多媒体传感器网络（WMSN）中传输可靠性较低的问题,提出了一种考虑节点能耗的图像组（GOP）大小控制方法。该方法分析了DVC编码框架及节点的能量消耗情况,定义了节点的可用度和帧的活动度,并对分布式视频编码序列在编码和传输过程的能耗进行了计算。在此基础上,综合考虑帧的活动度与节点能耗,实现了对分布式视频编码GOP大小的有效控制。仿真实验结果表明,与现有的GOP大小控制方法相比,该方法提高了无线多媒体传感器网络中的DVC序列的峰值信噪比,降低了节点的平均能耗,其传输可靠性也得到了显著改善。