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分布式视频编码边信息生成研究

作　者: 王林
导　师: 杜明辉
学　校: 华南理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 分布式视频编码 边信息 运动估计 率失真
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要


传统的视频编码框架,编码端需要进行复杂的运动估计和运动补偿运算,运算任务基本集中在编码端,而解码端相对简单,这种结构适用于一次压缩多次解码的应用场合,而对于移动视频通信,无线视频监控等应用场合由于受到计算能力、电池容量和通信带宽的限制,这类设备需要低复杂度的编码器,分布式视频编码(Distributed Video Coding ,DVC )正是解决这类应用场合的系统框架。分布式视频编码采用帧内编码和帧间解码,即只在解码端利用帧间的相关信息,运算量大的运动估计和运动补偿运算被巧妙地转移到了解码端,而且理论上可以实现与传统视频编码几乎相当的压缩效率,并且分布式视频编码是以信道编码为基础的,本质上具有抗传输错误的能力,所以DVC框架实现了视频数据的压缩存储和鲁棒传输。分布式视频编码是视频压缩领域的一个新课题,涉及众多的技术领域,而边信息生成以及码率控制方面的理论研究创新是分布式视频编码系统走向实际应用的关键,尤其是边信息生成算法的改进,边信息对当前解码帧的预测越准确,解码端正确解码所需的校验比特越少,系统的率失真性能也就越好。本文首先简要介绍了分布式视频编码理论基础和相关技术,然后阐述了一个完整分布式视频编码系统的工作原理,紧接着就边信息生成算法进行了大量研究,并在经典的边信息生成算法的基础上采用五种改进算法:(1)运动估计搜索过程中引入相邻块的失真来对匹配准则进行优化;(2)使用加权矢量中值滤波器来滤除不太准确的运动矢量;(3)采用基于多参考帧的运动补偿方案;(4)利用运动矢量的方向信息来分析物体的运动状况;(5)利用基于可变块的分层运动估计来获取不太规则运动物体在边界处的运动矢量。最后本文在Matlab环境下进行了仿真实验,发现本文所采用的算法和方案的主客观性能比经典的边信息生成算法略有改善。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-13
  1.1 本文的研究背景及意义  11-12
  1.2 本文的主要工作及论文组织  12-13
第二章 分布式视频编码相关技术  13-22
  2.1 分布式视频编码理论基础  13-17
    2.1.1 Slepian-Wolf 理论  14-16
    2.1.2 Wyner-Ziv 理论  16-17
  2.2 分布式视频编码系统框架  17-18
    2.2.1 帧内编码-帧间解码系统  17-18
    2.2.2 PRISM 系统  18
  2.3 关键技术  18-20
    2.3.1 边信息生成  19
    2.3.2 码率控制  19-20
  2.4 典型应用  20-21
    2.4.1 无线视频监控  20
    2.4.2 移动视频电话  20
    2.4.3 无线胶囊内镜  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第三章 分布式视频编码系统工作原理  22-28
  3.1 系统方案  22
  3.2 系统工作原理  22-27
    3.2.1 DCT 变换  23
    3.2.2 量化  23-25
    3.2.3 LDPCA 编码和解码  25-26
    3.2.4 边信息生成  26
    3.2.5 相关信道估计  26-27
    3.2.6 重构  27
  3.3 本章小结  27-28
第四章 边信息生成算法  28-38
  4.1 边信息概述  28
  4.2 经典的边信息生成方法  28-32
    4.2.1 关键帧平均法  28-29
    4.2.2 运动补偿内插法  29-31
    4.2.3 运动补偿外推法  31-32
  4.3 运动估计的两个关键问题  32-36
    4.3.1 匹配准则  32-34
    4.3.2 搜索算法  34-36
  4.4 边信息质量的评价标准  36-37
  4.5 本章小结  37-38
第五章 改进的边信息生成算法  38-49
  5.1 匹配准则优化算法  38-41
  5.2 运动矢量场空域滤波  41-43
  5.3 基于多参考帧的运动补偿  43-45
  5.4 块分裂算法  45-46
  5.5 基于可变块的分层运动估计  46-48
  5.6 本章小结  48-49
第六章 仿真实验结果与分析  49-69
  6.1 仿真环境及参数设置  49
  6.2 实验结果与分析  49-67
    6.2.1 匹配准则优化算法  49-53
    6.2.2 运动矢量场空域滤波  53-56
    6.2.3 基于多参考帧的运动补偿  56-60
    6.2.4 块分裂算法  60-63
    6.2.5 基于可变块的分层运动估计  63-67
  6.3 五种算法的复杂度比较  67-68
  6.4 本章小结  68-69
总结与展望  69-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间取得的研究成果  75-76
致谢  76-77
附件  77

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信 > 图像编码
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