MPEG-4 FGS架构的视频编码器的研究与应用

文章介绍了一种基于MPEG-4的精细的可伸缩性编码(FGS)架构的视频编码器的软硬件架构。MPEG-4的FGS是为Internet视频流应用的需要最近发展出来的一种有效的视频编码方案。并结合FGS算法的特点,选择FGS算法中最适当的数据存储类型,节省了大量的外存带宽。     

基于MPEG-4 FGS的视频流量模型

目前MPEG-4精细颗粒度可伸缩性(Fine Graruldty Scalability,FGS)编码视频正成为视频流服务的一种主要的业务流,因此,针对MPEG-4FGS视频流量进行建模对于网络性能仿真和通信网络设计具有十分重要的意义。该文首先介绍了MPEG-4FGS编码原理,然后对MPEG-4FGS视频流量的统计特性进行了分析,在此基础上,提出了基于MPEG-4FGS的视频流量模型。实验结果表明,该模型能较好地拟合原视频帧序列大小,且能根据网络带宽的动态变化进行适应的码率分配。     

一种基于漏预测技术的FGS视频编码框架*

精细粒度可伸缩性（fine granularity scalability,FGS）视频编码是MPEG4标准的视频流化框架中的关键技术。以FGS编码框架为基础,针对FGS编码效率较低的特点,提出一种基于漏预测技术的视频编码框架。在改进的FGS编码框架中,通过引入漏预测因子,利用增强层参考和基本层的重构图像自适应形成增强层的时域预测信息,从而达到控制误差漂移,提高FGS的编码效率的目的。实验证明,改进的编码框架编码效率比FGS在同等条件下提高大约4 dB。     

基于MPEG-4 FGS编码视频流的网络方案

针对精细可扩展性编码FGS的特点,该文提出了已编码数据三层分级存储的思想,并给出了一个相应的端到端的网络架构,同时给出了一个简单实用的基于速率的TCP友好协议TLCTFP和相应的启发式速率调整算法。利用编码与传输分离达到服务器发送端低开销、同时利用视频数据分层和网络带宽的有效利用尽量保证和优化视频图像质量,并保持了与TCP的友好相处。     

渐进、精细的可伸缩性视频编码

精细的可伸缩性的视频编码FGS（Fine Granular Scalable)是MPEG-4标准的视频流化框架中的关键性编码技术,由于在FGS编码方案中运动补偿是参考一个最低质量的重构层,因而编码效率较低。在这篇文章中,我们首先提出了一个渐进的精细可伸缩性的视频编码框架,简称为PFGS（Progressive Fine Granular Scalable),与MEPG-4中的FGS相比,PFGS编码框架试图在增强层的编码过程中采用多个高质量的参考来提高编码效率,这是因为高质量的参考可使运动预测更准确。但是,高质量的参考也会带来一些问题,首先,增加多个参考会使得PFGS编码需要更多的内存,同时也会增加其计算复杂性,因而在这篇文章中,首先将PFGS编码框架简化为只需采用一个额外的缓存来存储参考图像,而得到的编码效率几乎和原来多个参考一样,其次,在编码过程中,由于转换参考图像会造成增强层间编码系数的振荡,从而部分地抵消了采取高质量参考的优势。文中同时提出了一个有效的消除振荡的方法,即采用高质量的参考对所有增强层进行编码而用低质量的参考来重构以解决误差传播问题。实验结果表明,我们所提出的PFGS编码框架的编码效率能比MPGE-4中的FGS提高1dB以上,同时保留了FGS所有的优点,比如精细可调性,自适应网络带宽变化和差错恢复能力等。     

基于宏块的具有时域和SNR精细可伸缩性的视频编码

提出了一个高效灵活的视频编码方法，称为基于宏块的具有时域和SNR精细可伸缩性的视频编码方法（简称为PFGST视频编码方法），将原有的基于帧的渐进精细可伸缩的视频编码技术扩展为基于宏块的编码技术，即增强层编码中运动补偿和重建时所用的参考信息是基于宏块选择的而不是基于帧、然后将时域可伸缩特性引入到基于宏块的渐进精细可伸缩的视频编码中，从而实现了PFGST编码方案，在时域可伸缩的增强层编码中，根据运动补偿中使用的参考宏块的不同，提出了时域可伸缩增强层宏块编码的两种方法，由于在时域可伸缩的增强层编码中使用高质量的参考宏块不会造成任何误差传播，因此通过选用最佳的参考宏块，PFGST方法的编码效率得到了显著的提高，实验结果显示，同MPEG－4标准中的FGST编码方法相比，基于宏块的PFGST视频编码技术的编码效率提高了2．8dB，并且同样具有FGST的所有特性，即可以根据不同的通道，客户和服务器的需求来分别支持精细的SNR可伸缩特性，时域可伸缩特性和SNR－时域混合可伸缩特性。     

基于小波变换的视频压缩加密方案

针对可伸缩性视频流的安全性问题,提出了一套完整的视频压缩加密的方案。该方案通过小波树的置换和运动矢量加密来保证视频的安全性,并且采用分级加密来满足不同用户对不同质量服务的需求。经试验证明,该方案一方面保持了编码的可伸缩性,另一方面提高了视频流的安全性,并且加密处理对压缩效率影响小,实时性好,适用于网络上的视频流服务。     

基于宏块的渐进、精细可伸缩的视频编

渐进精细可伸缩(PFGS)的视频编码是面向Internet的视频流化应用中的一项重要技术,同MPEG-4标准中的精细可伸缩(FGS)的视频编码相比,PFGS视频编码具有更高的编码效率.然而,由于现有的PFGS方法以帧为单位来选择编码时的参考图像,因此该方法很难同时在编码效率和误差控制方面都取得好的效果.提出了一种灵活、高效的基于宏块的PFGS编码方法,并提出3种帧间(INTER)编码方式用于增强层宏块编码,其中的一个编码方式把原有的PFGS视频编码中的误差控制技术扩展到了宏块层.同时也提出了一个编码方式选择算法以确定每个增强层宏块的编码方式,由于该算法仅需用到时域预测信息,因此实现起来非常简单,并且性能稳定.实验结果表明,基于宏块的PFGS视频编码既能有效地消除低码率下的误差传递和累积,也能提高在其他码率下的编码效率.     

嵌入式MPEG-4视频压缩编码算法研究

本文介绍了嵌入式MPEG-4的编码算法核心:运动向量的修正-----运动估计模块外部实现运动向量的修正算法。作者采用此算法,使用MicrosofteMbeddedVisualC++3.0开发了基于LINUX的嵌入式视频编码器。     

MPEG-4 FGS视频流量模型的仿真应用研究

针对MPEG-4 FGS可伸缩的视频流量,采用马尔可夫链调制的一阶自回归方法对其统计特性进行建模,通过与Trace流量的仿真结果对比,证明了该模型的有效性。在此基础上,提出了基于FGS流量模型的层次化速率控制方法,在NS-2中将该方法与三种典型的CBR层次流量模型方法对分层视频组播RLM协议性能的影响进行了仿真实验对比。仿真结果表明：采用CBR模型来模拟MPEG-4 FGS层次流量对RLM协议进行性能仿真评价存在较大的误差,采用所提出的基于FGS流量模型的层次化速率控制方法对自适应视频组播协议的性能进行仿真具有更好的精确性。     

FGS码流在Internet上的鲁棒性传输研究

研究了在存在丢包的Internet环境下FGS(精细粒度可分级)码流的鲁棒性传输。分析了应用于网络视频流的FGS视频编码方案在存在丢包环境下的鲁棒性,并与不分级编码方案比较;利用FGS的分级特点,设计合适的数据包保护策略来增强它的传输鲁棒性,实验结果表明使用不等数据包保护策略,FGS比不分级编码方案有更好的传输鲁棒性。     

FGS视频流的码率分配算法研究

该文针对精细可分级编码(FGS)比特流在时变带宽网络上的传输,提出了一种基于视频序列率失真(R—D)特性的FGS增强层的优化码率分配算法。首先建立一个在多帧图像增强层之间进行码率分配的最优化问题形式,并进行了合理地简化,然后利用线性内插原则建立描述各帧图像增强层率失真特性的R—D模型。由于各帧图像R—D曲线的单调特性,如此建立起来的最优化问题可以用简单的算法求出最优解。仿真结果表明,这个方案在保证解码视频质量恒定和保持视频总体质量最优两方面均收到了良好的效果,同时本方案的简易性使得它的实现和应用成为可能。     

MPEG-4标准中基于内容的视频编码

MPEG－4除了具有MPEG－1和MPEG－2标准的基于“帧”的功能以外，主要特点是对数据采用基于内容的操作，存取及传输。本文阐述MPEG－4视频编码算法中基于内容人的功能及其算法结构。     

精细粒度分层编码技术综述

随着Internet上流视频应用的增加，对于视频编码的要求也与以往有了变化，视频编码方法正经历了从单层到分层编码，再到嵌入式精细粒度分层编码（FGS）的变化，目前FGS技术已吸引了众多从事视频应用的公司和科研机构的注意，它有望成流视频的核心编码技术，本文主要介绍视频精细分层编码技术的产生，并分析了主要算法及其未来的发展趋势。     

基于MPEG-4的视频水印技术的设计方法

针对较大容量的版权信息以及MPEG-4压缩格式下的视频水印强鲁棒性的需求,提出一种基于DCT（Discrete Cosine Transform,离散余弦变换）域的MPEG-4视频水印技术的设计方法。该方法综合小波变换、混沌理论及扩频技术对灰度水印图像进行预处理,并根据图像纹理特征复杂情况选择水印的嵌入域,采用改进后的LSB算法将水印信息嵌入到部分解码的MPEG-4视频I-VOP的色度子块的DCT直流系数（DC）中。实验证明,该方法保证了在视频效果不失真的前提下,水印具有很强的鲁棒性。     

可分级视频编码技术的研究

该文重点研究精细粒度可分级视频编码。首先,详细介绍了它支持的时域、空域、SNR粗粒度可分级(CGS)和SNR精细粒度可分级(FGS)编码的原理和实现;最后,对视频可分级编码技术的应用前景进行了总结。