多视点视频编码混合快速搜索算法

EPZS是联合多视点视频编码(JMVC,Joint Multi-view Video Coding)运动估计中采用的一种预测搜索算法,其搜索速度慢.针对EPZS算法的性能不足,我们在预测矢量集合、搜索模型、阈值设置和搜索策略四个方面进行改进,提出了一种混合快速搜索算法.在联合多视点视频编码测试平台JMVC8.3中,对三个由平行摄像机采集的多视点视频测试序列BallRoom、Exit和Vassar进行测试.实验结果表明:在保证视频重建质量和码率的前提下,与Jmvc中的EPZS算法相比,编码速度平均提高了55.66％ ～69.62％,改进算法的效果明显,编码效率得以提高.     

一种基于JMVC参考模型的运动估计优化算法

运动估计(ME)是视频压缩编码中的关键技术,运动估计算法对视频质量、编码复杂度和码率都有直接影响。TZSearch算法是JMVC参考实现中一种基于混合模板的快速搜索算法。通过提高搜索起点准确度,采用基于视频运动特性的搜索策略,采取阈值设置和大小步长相结合等方法对算法进行优化。在多视点视频编码测试平台JMVC 8.5中对多视点视频序列BallRoom、Exit进行测试。实验结果表明,与JVMC的TZSearch算法相比,在保证视频重构质量和码率增加很少的情况下,本算法编码时间减少50%以上。     

基于区域划分的深度视频快速编码算法

多视点彩色视频与深度视频作为多媒体系统中主流3D场景表示方式,吸引了越来越多人的关注。深度视频反映场景的几何信息,如何对其进行快速编码尤为重要。提出了一种基于区域划分的深度视频快速编码算法。首先,根据深度视频的边缘和运动属性把深度视频分为四个区域;然后,深入分析不同区域内宏块模式分布比例以及参考帧选择特性,设计了不同的宏块模式选择和参考帧搜索策略来提高编码速度;最后,测试提出算法的编码时间、码率以及合成虚拟视点的质量。实验结果表明,提出算法在保证虚拟视点图像质量和编码码率基本不变的情况下,节约了85.73%～91.06%的编码时间。     

基于多模板快速搜索的运动估计算法优化研究

针对视频编码中运动估计算法运算复杂的问题,研究了一种提前终止准则和多模板快速搜索算法相结合的优化算法;该算法基于混合非对称十字多六边形搜索(UMHexagonS)算法,结合现有视频编码标准,首先对满足提前终止准则的当前块及时终止起始点搜索,然后采用非均匀多六边形部分搜索模板和六边形与小十字形相结合的并行搜索模板,分别对非均匀多六边形搜索和扩展的六边形搜索两方面做了优化;实验结果表明,该算法在保证视频质量的情况下,没有增加码率,且有效地节省了运动估计时间(约28%),降低了算法的复杂度。     

基于视差估计算法的多视点视频预测方案

多视点视频编码是立体视频的关键技术,视差估计是目前多视点视频编码中常用的方法之一.探讨了多视点视频编码中的视差估计算法原理,对当前应用视差估计算法的几种典型预测结构进行了深入分析,提出一种结合分级B图与视点相关性的多视点编码方案,该方案在H.264/AVC的编码模型JM下实现.实验表明,该方案在兼顾随机访问性能的同时,实现了较高的编码效率,尤其适合视点间相关性较高的运动图像序列.     

基于视点质量一致性的多视点视频码率控制

多视点视频是未来视频技术的重要发展方向,而码率控制是影响多视点视频传输质量的重要因素.基于多视点视频编码统计特性,提出了一种面向多视点视频编码的比特分配与码率控制算法.该比特分配算法分为三层:GGOP层、GOP层和帧层,其中13重点研究了GOP层比特分配,即视点间的比特分配策略,利用拉格朗日乘子法,提出了一种基于视点质量一致性优化的视点间比特分配模型.实验结果表明,与固定量化参数的控制策略相比,本算法能在精确控制输出码率的前提下,使得各视点视频质q更加均匀.     

基于深度信息的多视点视频快速模式选择算法

针对多视点视频编码原始模式选择算法编码复杂度极高的问题,分析多视点视频加深度视频中宏块模式与深度信息间的关系,提出一种基于深度信息的多视点视频快速模式选择算法。结合深度值将三维空间分成远、近、中3个区域分别处理。针对复杂度最高的中距离区域,将全局视差矢量指向的参考视点对应块及其周边宏块采用率最高的模式作为候选模式,提前分离出可能采用大块模式的宏块,利用基于运动信息的深度平坦度动态阈值判定方法确定最终的宏块预测模式。实验结果表明,该算法在基本保证率失真性能的情况下,与全搜索算法相比,可平均节省71.70%的搜索点数,明显降低了编码复杂度。     

多解析度自适应零块判决算法

在视频会议等应用中,视频编码的速度是保证系统实时性的关键.为了减小视频编码的运算量并提高系统的整体性能,提出了多解析度的自适应零块发现判决算法.多解析度通过对图像的子采样从而大幅度降低了搜索最佳匹配块的次数;而自适应的零块判决算法使得运动搜索速度收敛的更快,在不影响图像质量的前提下提高了编码的效率,并且减少了后续模块(DCT、量化等)所占用的时间.利用H.263算法进行了测试,结果显示在图像主客观质量基本不变的前提下,编码时间最多减少了近40%.     

基于双目感知的多视点视频快速编码算法

为了减少多视点视频编码过程中多参考帧预测技术巨大的编码复杂度,提出基于双目恰可察觉失真（BJND）的多视点视频多参考帧快速选择算法,通过分析多参考帧选择与BJND之间的统计特性,提前结束多参考帧选择过程。当BJND大于阈值时,确定参考帧列表中时间或者视点上第一参考帧为最优参考帧。实验结果表明,所提出的快速算法在几乎不影响编码率失真性能的情况下,比多视点视频编码校验模型平均节约76%的编码时间。     

H.264运动估计UMHexagonS算法的优化与改进

针对H.264中UMHexagonS算法存在的不足,提出了一种改进的快速运动估计算法。改进算法根据起始预测运动矢量成为最佳点的可能性大小对起始预测运动矢量的检测顺序进行了优化,提高了编码效率;设计了一种改进的5×5螺旋全搜索模板,减少了5×5螺旋全搜索模板的搜索点数;增加了一种针对亚宏块的提前终止策略,进一步减少了运动估计带来的运算量。实验结果表明,改进算法在基本保持UMHexagonS算法编码性能的同时,有效减少了运动估计时间,提高了编码效率,并且可适用于不同运动强度的视频序列。     

基于视觉显著性的多视点纹理视频编码算法

针对多视点视频的压缩问题,提出一种基于视觉显著性分析的编码算法。该算法根据人眼对显著性区域的失真更加敏感这一特性,通过控制显著性区域与非显著性区域的编码质量来有效提高多视点视频编码的效率。首先,利用融合颜色与运动信息的视频显著性滤波器提取出多视点视频图像像素级精度的视觉显著性图;然后,将所有视点视频的视觉显著性图转换为编码宏块的显著性表示;最后,利用感知视频编码的原理实现基于显著性的宏块质量自适应控制。实验结果表明,该算法有效地提高了多视点视频编码的率失真效率及主观视频质量。     

H.264块匹配运动估计中UMHexagonS算法的优化

块匹配运动估计是视频压缩中的核心技术之一。研究高效的、快速的运动估计算法是目前视频压缩技术中研究的重要课题。通过对视频编码标准H.264采纳的UMHexagonS算法分析的基础上,对UMHexagonS算法中的终止搜索和搜索模板这两个部分进行了优化,有效降低了搜索点数,提高了运动估计算法效率。通过对四个典型的测试序列的实验证明,优化后的算法与原算法相比较,在图像质量几乎没有改变的情况下,运动估计时间平均减少了11.75%,提高了视频压缩实时性。     

基于EPZS的H．264运动估计算法的改进

运动估计是视频压缩编码中最重要和最耗时的环节之一。H．264作为一种高性能的编码技术,虽然编码效率明显提高,但是也带来了较大的运算量,特别是在运动估计模块中。为了减少H．264中运动估计算法的运算量,对运动估计算法中的搜索模板进行了研究,在分析EPZS算法的基础上,将非对称十字形和非对称六边形与EPZS算法相结合,提出了一种改进的EPZS算法。利用三个序列进行测试,测试结果表明,在搜索精度相似的情况下,改进后的EPZS算法搜索效率明显提高。     

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。     

一种基于中间视点的多视点立体视频FGS可分级方案

基于MPEG-4标准FGS可分级技术,提出一种将FGS可分级、视点可分级相结合的多视点立体视频可分级算法。该算法中,中间视点作为基本层进行编码,各视点均预测自中间视点,并产生各相应视点的FGS增强层。编码器结构中,分为I、P、B帧三种情况进行讨论,并针对这三种情况进行改进。所提方案具有灵活、广泛的可分级性能,能适应多种不同的传输需求。实验结果验证了该方案的多视点可分级性。     

全搜索算法的SSE并行优化

在基于宏块划分的视频编码算法中,运动估计阶段因为其庞大的计算量占用了绝大多数的编码时间.特别是在对高清视频进行编码时,运动估计已经成为提升编码性能的最大瓶颈.本文通过对全搜索运动估计算法进行基于像素的并行化修改和优化,使用SSE指令调用CPU的SIMD单元同时对当前宏块与参考宏块的多个像素进行SAD运算,对运动估计进行了并行化的实现.在相同的硬件环境以及保证编码质量的前提下,相对于传统的全搜索CPU运算获得了2倍以上的编码性能提升.     

基于三维重建技术的多视角视频编码算法

对于多视角视频，尤其是多达几十路视频输入的全景多视角电视这一类应用，必须采取高效的编码方法来对海量的原始数据进行压缩和处理。本文提出了一种基于三维重建技术的全景多视角视频编码算法，三维重建技术的核心思想是基于由多幅二维图像来恢复空间物体三维信息。本算法包括了高效的对应基元匹配和预测编码算法，实现了利用先验空闻几何知识，参考同一时刻位于不同通道的两帧来对当前帧做出高效的预测，实验表明，本算法有效的降低了预测编码时的计算复杂度,提高了搜索速度。     

Algorithm/Architecture Co-Design of 3-D Spatio–Temporal Motion Estimation for Video Coding

This paper presents a new spatio-temporal motion estimation algorithm and its VLSI architecture for video coding based on algorithm and architecture co-design methodology. The algorithm consists of the new strategies of spatio-temporal motion vector prediction, modified one-at-a-time search scheme, and multiple update paths derived from optimization theory. The hardware specification is for high-definition video coding. We applied the ME algorithm to H.264 reference software. Our algorithm surpasses recently published research and achieves close performance to full search. The VLSI implementation proves the low cost feature of our algorithm. The algorithm and architecture co-design concept is highly emphasized in this paper. We provide some quantitative example to show the necessity of algorithm and architecture co-design     

一种基于块匹配的运动估计改进算法

运动估计是视频压缩中帧间预测编码的关键技术之一,在各个压缩标准中都广泛使用了基于块的运动估计技术。由于运动估计通常具有较大的运算量,因此对压缩性能具有重要的影响。本文在分析了现有的六边形搜索算法(HEXBS)和视频序列图像帧相邻空间块和对应的运动向量具有高度空间相关性的基础上提出了一种改进的快速运动估计搜索算法,通过实验表明与HEXBS算法具有相似的计算复杂度,但是视频编码质量优于HEXBS算法。     

基于小波变换的多视角视频可伸缩编码系统

构建基于离散小波的多视角编码系统。对多视角视频进行四维小波分解,包括一维时间分解、一维视角分解和二维空间分解。利用小波的多分辨特性和嵌入式编码器时间、空间、视角及质量可伸缩的特点,在一定带宽限制下,采用率失真优化的方法对各个子带的码率进行优化截断。实验结果表明,该编解码系统具有较好的视频重建图像质量。