基于码率预分配编码技术的高分辨率航测图像压缩

由于需要对大面阵航空CCD相机带来的庞大航测图像数据进行压缩,在研究多种图像压缩算法的基础上提出了一种基于比特位平面编码的码率预分配图像压缩算法(RPCA)。首先将图像进行多级整数小波变换,以去除图像像素之间相关冗余。根据率失真理论并结合各个子带对图像重建质量的重要性原则,编码前事先确定每个子带在总码率一定的情况下各个子带在实际编码中应当分配的码率大小,再利用自适应MQ算术编码对每个子带比特平面进行熵编码,从而得到细致的嵌入式码流。实验仿真结果表明,该RPCA码率分配精准,图像压缩质量与JPEG2000标准相当,且支持无损到有损的任意倍率图像压缩,但复杂度低于JPEG2000标准,适合于硬件的高速实现。     

一种基于小波变换的遥感图像压缩算法

为验证图像压缩算法122.0-B-0对遥感图像的有效性,在对该算法进行了较为详细的研究后,对该算法进行了软件实现,然后将该算法与JPEG2000、SPIHT算法在压缩效率及压缩速度上进行了比较.实验结果表明:该算法在较低码率下压缩性能与JPEG2000、SPIHT算法相当,在较高码率下压缩性能略微下降,但在相同码率下它的编码速度比JPEG2000快2倍左右,比SPIHT算法约快1.5倍左右,且编解码速度与码率成正比.该算法采用的编码方式相对简单,无反馈操作,可适应于不同内存大小的压缩系统,并采用分段编码有效地防止误码扩散,因此在空间飞行器上具有巨大的应用价值.     

卫星图像码率控制方法的改进

JPEG2000存在大量计算冗余和消耗较大内存资源的缺陷.为了适应实时性要求高和资源有限的卫星图像的传输,提出一种新的基于率失真斜率的卫星图像码率控制算法.本方法是根据编码块的有效位平面数大致呈下降趋势和率失真斜率的三个属性提出一个简单的公式,通过此公式求得的率失真斜率作为层1编码的门限值,丢掉小于此门限值的编码通道,然后在该值基础上层2计算最优率失真斜率和截断点以实现码率控制,因而不需要编码所有的编码通道.实验结果表明,在0.125 bpp 时,本算法的存储量约占 PCRD 存储量的33%,而信噪比保持不变.因此,本方法可以有效地提高卫星图像的编码效率.     

高效STDMSD码率控制算法

针对在低码率时 JPEG2000 层 1 编码的大量计算冗余,提出 STDMSD 码率控制算法。本算法通过初始设置一个较大的长度?失真斜率阈值,将每个编码块中长度?失真斜率大于该阈值的通道置为“选入”状态,逐次减小该阈值并重复上述过程,直到状态为“选入”的通道的累积码流长度大于设定的码流长度,得到近似的最优截断点,再采用舍弃最小斜率的方法获得最优截断点以实现码率控制。实验结果表明,在 0.25bpp 比特率时,本算法减少了 84.5%的层 1 编码的计算量,而重构图像的信噪比仅损失 0.094dB。     

基于二项式R-D模型的多视点视频码率控制算法

针对目前尚未深入研究多视点视频编码(MVC)码率控制的状况,在分析现有视频码率控制中率失真模型的不足和多视点视频编码的特点的基础上,提出了一种基于二次率失真(R-D)模型的多视点视频编码码率控制算法。该算法的核心是先根据视差预测和运动预测的结构关系,将所有图像分成6种类型的编码帧,并改进二项式率失真模型,然后根据已编码信息进行视点间、帧层、基本单元层比特分配与码率控制。实验仿真结果表明,与目前采用固定量化参数的JVT的MVC相比,该算法能够有效地控制多视点视频编码的码率,同时保持高效的编码效率。     

一种基于视觉感知的H.264码率控制算法

针对目前视频编码标准H.264的码率控制算法未考虑人眼视觉感知、易导致编码后视频图像质量波动的不足,提出了一种基于视觉感知的H.264码率控制算法.首先,设计了像素域的恰可察觉失真模型.在此基础上,根据各帧的恰可察觉失真的大小进行帧层比特分配.其次,建立了基于结构相似度的率失真模型,并采用此模型设计了基本单元层（basic unit,BU）的比特分配方案.最后结合二次速率-量化模型得到量化参数.实验结果表明,该算法与目前H.264中典型的码率控制算法相比,错误率降低了0.2％.     

基于Cauchy分布的H.264优化比特分配及码率控制算法

为了提高图像质量和码率控制精度,提出了一种H.264优化比特分配及码率控制算法.该算法首先基于Cauchy分布得出简化的宏块层码率模型,并引入复杂度系数MAD和头信息比特率,使码率模型可随视频内容复杂伸缩;同时采用线性模型对失真度进行预测,通过Lagrange率失真优化来选择每个宏块的量化参数,最小化整帧的失真度以实现宏块层的优化比特分配.实验结果表明,该算法能在降低比特数估计偏差、更好地跟踪目标码率的情况下,获得更好的PSNR性能.     

支持ROI优先编码策略的自适应码率控制算法

在低码率视频通信中,感兴趣区(ROI)优先编码策略有助于图像主观质量的提高。本文提出了一种简单有效的ROI提取方法,并根据图像复杂度和运动信息给ROI和非感兴趣区(NROI)分别分配码流。对于ROI的编码范畴,文中推导出了高低码率的判断准则,使算法可以自适应地选择码率模型,减少了码率控制误差。另外,本文采用的宏块层编码顺序方案提高了图像的客观质量。实验结果表明,与TMN7和TMN8的算法相比,本文算法能将码率更稳定地控制在目标码率附近,减少了跳帧;图像的客观和主观质量都有了明显的提高。     

基于自适应分段跳过规则的视点合成优化方法

对目前三维高效视频编码(3D-HEVC)标准的性能进行了分析,针对其深度图编码采用的合成视点失真变化(SVDC)计算复杂度高的问题,提出了一种基于自适应分段跳过规则的视点合成优化(VSO)方法。考虑到原始方法跳过了深度数据没有变化的模块或像素行,但忽略了可以在VSO中跳过的较小区域,该方法首先根据深度零失真准则和纹理平滑度准则判别出深度图中不会造成合成视点失真的区域,然后在深度图编码进行SVDC计算前基于自适应分段规则来提前跳过上述零失真区域,最后终止该区域的SVDC计算过程,有效地降低编码复杂度。对比实验结果证明了该方法的有效性,能在保持编码质量不变的前提下,平均减少14.2%的编码时间。     

DTS数字电影解码器采用可变比特率JPEG 2000编码的优点

本文概要介绍了DTS数字电影解码器（DTS Digital Cinema Encoder）所采用的数字电影图像内容JPEG 2000编码的可变比特率分配的优点。编码器为复杂图像分配较多比特而为简单图像分配较少比特。它通过一种可以使整部影片的图像质量达到最优的方式进行此操作。同时，保证满足DCI规范中指定的所有比特率限制要求。鉴于以上原因，DTS公司在研发DTS Digital Cinema Encoder时选择了可变比特率JPEG 2000编码。     

一种多视点视频编码的宏块模式快速选择新算法

分析了多视点视频编码中宏块模式的选择情况,提出了顺序可选宏块模式集的概念.比较分析了率失真代价最优宏块模式和最省时间可选宏块模式的搜索过程,讨论了编码宏块模式为最省时间可选宏块模式对率失真性能的影响,并在此基础上提出了基于顺序可选宏块模式集的快速宏块模式选择算法.实验结果表明,所提出算法在基本保持率失真性能的情况下,能明显降低宏块模式选择的复杂度,编码速度比多视点视频编码校验模型提高3.2倍到5.8倍.     

Intra mode decision and frame layer Lagrange multiplier adjustment scheme for H.264 based on structural similarity

H.264 takes rate distortion optimisation (RDO) technique to perform intra and inter mode decision and achieves higher coding efficiency, but the objective distortion metric such as mean square error (MSE) is employed in traditional RDO framework, which cannot acquire optimal subjective quality. In this paper, structural similarity (SSIM)-based subjective distortion is applied to RDO-based intra mode decision in H.264 I frame video coding, and a linear SSIM distortion model is firstly proposed and SSIM-based rate distortion cost function for intra mode decision is defined. Furthermore, a content adaptive frame layer Lagrange multiplier adjustment scheme is proposed to balance the tradeoff between rate and SSIM distortion better. Experimental results show that, the proposed method encodes image structural information more effectively and thus acquires better perceptual quality and subjective RDO performance compared with objective distortion-based RDO method. Under the same perceptual quality, our scheme achieves about 8·03% I frame bit rate reduction on average for various sequences over MSE-based RDO employed in JM reference software.     

An Image Steganography Algorithm Based on Quantization Index Modulation Resisting Scaling Attacks and Statistical Detection

In view of the fact that the current adaptive steganography algorithms are difficult to resist scaling attacks and that a method resisting scaling attack is only for the nearest neighbor interpolation method, this paper proposes an image steganography algorithm based on quantization index modulation resisting both scaling attacks and statistical detection. For the spatial image, this paper uses the watermarking algorithm based on quantization index modulation to extract the embedded domain. Then construct the embedding distortion function of the new embedded domain based on S-UNIWARD steganography, and use the minimum distortion coding to realize the embedding of the secret messages. Finally, according to the embedding modification amplitude of secret messages in the new embedded domain, the quantization index modulation algorithm is applied to realize the final embedding of secret messages in the original embedded domain. The experimental results show that the algorithm proposed is robust to the three common interpolation attacks including the nearest neighbor interpolation, the bilinear interpolation and the bicubic interpolation. And the average correct extraction rate of embedded messages increases from 50% to over 93% after 0.5 times-fold scaling attack using the bicubic interpolation method, compared with the classical steganography algorithm S-UNIWARD. Also the algorithm proposed has higher detection resistance than the original watermarking algorithm based on quantization index modulation.     

Iterative optimization for joint design of source and channel codes using genetic algorithms

Abstract

This paper presents a novel algorithm for the joint design of source and channel codes. In the algorithm, channel‐optimized vector quantization (COVQ) and rate‐punctured convolutional coding (RCPC) are used for design of the source code and the channel code, respectively. We employ the genetic algorithm (GA) to prevent the design of COVQ from falling into a poor local optimum. We also adopt the GA to reduce the computational time needed for realizing the unequal error protection scheme best matched to the COVQ. Both the GA‐based source coding and channel coding scheme are then iteratively combined to achieve a near global optimal solution for the joint design. Numerical results show that the algorithm can be an effective alternative for applications where high rate‐distortion performance and low computational complexity are desired.     

拼凑块矢量量化方法

提出了拼凑块矢量量化编码方法,利用四步部分匹配预测技术获得一个拼凑块,作为当前图像块的预测被编码,只需一位便可以完成当前图像块的编码。在此编码方案当中,根据预先定义的匹配失真阈值,图像可以有选择地利用拼凑块、动态码本及码本库编码。四步部分匹配预测技术利用优化了每个图像编码块的像素空间连续性,改善编码性能,降低了误差传递效率。实验结果表明PBVQ在0.27bpp时得到了30.92dB的峰值信噪比,明显优于IFMFSVQ的29.82dB,CSMVQ的28.56dB,GSMVQ的28.64dB,很大程度地改善了重构图像质量,尤其在低比特率下。     

Classified vector quantization of LPC parameters

Abstract

To achieve high coding efficiency, modern speech coders adopt hybrid coding approaches, which utilize different coding mechanisms for various classified speech segments. With known voiced/unvoiced detection, in this paper, a classified LPC quantization (CLPQ) scheme is presented to effectively encode line spectral frequencies (LSF). The proposed CLPQ scheme improves the performance of the classified LSF vector quantizer, which adopts two LSF codebooks derived separately from voiced and unvoiced speech frames. With an objective spectral distortion measure, the CLPQ scheme successfully reduces the bit rate by about 1 bit/frame. Many classified LSF quantizers with different codebook structures and bit rates were evaluated. It would be helpful to design a classified LSF quantizer, which arrives at a compromise between distortion, bit rate and computational complexity.     

一种新的可伸缩小波视频编码方法

提出了一种高度可伸缩的视频编码系统,首先对图象序列进行时间、水平和垂直方面的三维小波分解,并采用改进的集合分区等级树算法（ＳＰＩＨＴ）对小波系数进行量化。在量化过程,对压缩比特流进行排序和重组,以便中根据需要从中抽取某些子集进行译码。本编码方案帧率、空间分辨率和失真水平等的可伸缩性,对于在移动通信信道及ＡＴＭ网中进行视频传输业务是非常有用的。