H.264编码模式选择的研究

研究H.264的编码模式选择方案,根据视频序列的时域相关性和空域相关性的关系,模式选择包括帧内预测和帧间预测,帧间预测基于率失真函数,在一帧图像的编码中则可以采用提前终止预测方向的方法降低编码器端的复杂度.     

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.     

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。     

纹理的HEVC编码块尺寸决策算法

针对高效视频编码(HEVC)帧内编码算法计算复杂度高的问题,提出了一种基于纹理的HEVC编码块尺寸快速决策算法.首先,提出了编码块四个方向的纹理复杂度衡量指标,再通过训练视频序列选取在不同量化参数(QP)下的最佳阈值,最后根据阈值判断当前编码块的纹理复杂度,纹理复杂度高的编码块跳过率失真(RD)代价的计算,纹理复杂度低的编码块将会终止划分.实验结果表明,在全帧内模式配置下,与HM10.0相比较,该算法的编码时间可缩短45.3%,同时BD-Bitrate(Bjontegaard Delta Bitrate)增加了1.27%,BD-PSNR(Bjontegaard Delta Peak Signal-to-noise Rate)减少了0.058dB;与GEC-LEC算法相比,编码时间可节省3%,BD-Bitrate增加了0.5%,BD-PSNR减少了0.023dB.     

基于时域失真传递链的宏块级码率控制算法

x264是工业界性能优秀的H.264编码器,时域自适应码率控制算法(MacroblockTree,MBTree)对其性能提升有很大贡献.该算法通过构造时域失真传递链,估算可以反映当前宏块被参考频度的传递代价ρ.再根据传递代价计算量化偏移量δ,实现码率的时域宏块级控制.然而,MBTree算法采用的δ-ρ模型是凭经验得出的,较为粗糙.针对这一问题,提出了一种基于R-D判据寻找性能最优δ-ρ模型的方法.实验证明采用本文模型后的MBTree算法,与之前相比可以获得最高0.14dB的结构相似度提升,或在相同结构相似度下,获得最高5.8%的码率节省量.     

H.264帧间预测模式选择算法研究与优化

H.264出色的压缩性能是以计算复杂度的提高为代价的。使用快速帧间预测模式选择算法是提高H.264编码速率的一种有效方法。文中对H.264帧间预测模式选择的复杂度进行分析之后，对基于X264参考程序的帧间预测算法提出改进，测试结果显示这种改进能将H．264的编码速率提高55％左右。     

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.     

弱对偶基下比特并行RS编码器的设计

讨论了高速RS码编码器的设计问题。研究了有限域元素在弱对偶基（WDB）下的表示,基于弱对偶基下的最优弱对偶基的计算方法,给出了有限域比特并行乘法器的设计过程,并且利用这样的乘法器构成了广泛应用的RS（255,223）码的编码器。RS（255,223）码的编码器的复杂度定量的分析结果表明：弱对偶基下的比特并行乘法器设计复杂度降低,便于VLSI实现。编码器的数据吞吐率可达较高值,有利于高速应用场合。     

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.     

TCM模型的自适应硬判决量化算法

在视频编码中,DCT系数分布模型是率失真理论模型的基础,视频量化一般可分别为硬判决量化(HDQ)以及软判决量化(SDQ),SDQ算法能实现最优编码性能,但其中维特比算法会导致严重的系数间串行处理依赖.比较而言,基于死区(deadzone)的HDQ算法率失真性能略有损失,但是不考虑系数间的相关性.提出了一种基于分段逼近TCM模型(Transparent Composite Model)的自适应硬判决量化算法,采用更精确的DCT分布估计模型,估算不同频率分量DCT系数的分布参数.根据模型参数及DCT系数分布参数,优化构造自适应的死区偏移量模型.实验表明,相对于固定偏移量HDQ算法,其编码性能非常接近于SDQ算法.     

基于DM8165的网络视频编码器设计

随着现代社会对于安防领域需求的日益激增,以及该领域内相关技术的不断发展,视频监控产业正处在高速的发展期。目前中国市场仍以模拟摄像机为主,这就使得以网络视频编码器为代表的网络视频监控系统使用率一直居高不下。以往的多路网络视频编码器,往往采用多片DSP外加CPU(ARM、PowerPC)来实现,系统架构复杂并且成本高。采用单片DM8165实现4路D1格式的全实时H.264和MJPEG双码流视频编码,降低系统设计的复杂度和整板BOM成本,并缩短产品开发周期。     

JPEG2000的一种编码前码率分配算法

针对JPEG2000推荐的码率分配算法导致的计算冗余多、编码速度慢并且编码缓存大的不足,本文提出一种编码前最优分配码率的方法以提高JPEG2000的编码速度.该方法通过对小波系数失真模型的率失真理论分析,得出在总码率限制的情况下,使得总体视觉加权失真最小的最佳码率分配准则,并根据该准则给出可实现的码率分配算法.实验表明,该方法可以实现精确有效的编码前码率预分配,做到了"所编即所需",加速了JPEG2000编码,满足高速编码和低缓存需求的要求.     

一种快速内插滤波方法

自适应内插滤波器的提出,增加了编码器的复杂度。为了降低运算复杂度,分析自适应内插滤波器的编码过程并提出一种快速内插滤波的方法。该算法计算出前后两帧之间相对变化程度,当变化程度在预定范围内,则使用前一帧中内插滤波器,从而避免复杂的计算。实验结果表明:对于运动比较简单的视频序列,在性能降低可以忽略的条件下,可以降低运算复杂度,节省编码时间。     

一种内容自适应的硬判决量化算法

在视频编码器中,软判决量化可获得最优编码性能,但其中维特比算法会导致严重的系数间串行处理依赖.比较而言,基于死区的硬判决量化算法率失真性能有所损失,但不存在系数间依赖,且非常适合硬件并行流水处理.今采用离线统计的方法,分析余弦变换系数的分布情况,量化余数对量化的具体影响,构建了基于余弦变换系数分布参数,量化余数的自适应偏移模型.基于该模型提出一种内容自适应的硬判决量化算法.仿真结果表明,该算法在保证并行化处理的条件下,其编码性能相比于传统的硬判决量化有一定的提升,可接近软判决量化算法性能.     

基于量化步长线性预测和BFOS算法的MPEG-4AAC量化

MPEG-4 AAC的编码性能很大程度上依赖于量化模块的编码效率和收敛速度,但其常用的基于双循环搜索结构的率失真控制器引起编码器性能较差,尤其在低码率时更为突出。提出一种新的量化优化算法。新方案采取单循环结构,用前面数帧的量化信息对当前帧的初始量化步长做线性预测,再用接近最优比特分配的BFOS算法控制量化步长的调节。仿真证明新方案的编码性能明显优于MPEG-4 AAC VM,对比BOFS算法,运算量得到极大降低。     

正弦信号源波形失真的一种精确评价方法

叙述了正弦信号源失真的分类 :谐波失真、噪声失真和杂波失真 ;讨论了失真测量的基本技术 (模拟法和FFT法 )的优点和局限性 ,分析了失真测量技术的难点和技术状况 ;介绍了谐波失真和总失真度的定义。提出了使用正弦波曲线拟合法评价正弦波信号源总失真度的过程 ,在能量守衡以及失真和信号本身不相关的前提下 ,详细分析和推导了量化误差对失真度评价的影响及修正公式 ,实现了正弦波信号源总失真度的精确评价 ,实验结果验证了该方法的正确性及切实可行性。同时 ,对评价方法进行了误差分析 ,该方法可用于正弦信号波形失真度的精确测量和计量校准     

基于矩阵相似变换的并行流水线CRC实现

研究了通用并行化循环冗余校验(CRC)编码结构,分析了限制编码速度提高的主要原因,根据多项式理论推导了并行CRC编码的一般化方法.在此基础上,根据线性代数中的有理标准型理论对编码结构中的反馈运算矩阵进行相似变换,提出了CRC编码的高速流水线并行结构,并设计实现了多种不同并行度下的CRC编码器.设计结果表明,高速流水线并行CRC编码器结构相对于其他结构具有最优的编码速度和最优的时序特性,可以满足高速数据完整性校验的需求.     

高精度失真仪检定装置的研制

随着电声及无线电技术的发展以及失真度测量仪技术性能的不断提高,对失真仪检定装置的工作频带、输出失真度范围及系统准确度提出了越来越高的要求,为此,我们研制了ZQ4100型失真仪检定装置。图1为其工作原理图,该检定装置的工作原理与一般失真仪检定装置基本相同,因此就不在此地赘述。本文着重介绍如何提高装置的准确度。一、提高装置精确度的措施失真仪检定装置的误差的定量表达式为(K≥2C_f时) △=K'-K/K=(a_h-a_f)+△K-(B_h-B_f)+△F+(L_h-L_f)+r(1)式中,△——输出信号的失真度误差(装置总     

基于流形正则化的批量分层编码极限学习机

针对极限学习机在处理高维数据时存在内存能耗大、分类准确率低、泛化性差等问题,提出了一种批量分层编码极限学习机算法。首先通过对数据集分批处理,以减小数据维度,降低输入复杂性;然后采用多层自动编码器结构对各批次数据进行无监督编码,以实现深层特征提取;最后利用流形正则化思想构建含有继承因子的流形分类器,以保持数据的完整性,提高算法的泛化性能。实验结果表明,该方法实现简单,在NORB,MNIST和USPS数据集上的分类准确率分别可以达到92.16%、99.35%和98.86%,与其它极限学习机算法对比,在降低计算复杂度和减少CPU内存消耗上具有较明显的优势。     

视频编码优化中多模块关联度的分析与定量测试

在视频编码中,算法可定制的模块起着至关重要的作用.目前并没有资料对模块之间的关联度进行系统的调查研究,但是多模块算法的设计能够获得较好的全局最优化来代替局部优化,使得编码的性能与复杂度之间达到最佳平衡.怎样测量模块之间的关联度是一项非常有意义并且有趣的工作,本文尝试对模块间的关联性度量进行分析,并且给出了相关性因子的定量测试方法,最终我们通过关联性来为算法决定各个参数选择的优先顺序;实验以X264编码器为平台,给出了度量的相应结果,验证了本文提出的方法和理念,这对多模块联合算法优化有着重大的意义.