基于端到端失真优化的无线视频联合编码方案

在无线视频传输环境端到端失真分析的基础上,针对H.264视频流建立了一种新的端到端失真模型.在使用LDPC信道编码方式与该失真分析模型的基础上,提出了一种基于端到端失真优化的联合信源信道编码方案.该方案根据当前无线信道的信噪比与信道带宽等状态信息,自适应地调节信源编码量化参数和信道编码码率,使端到端失真最小.实验结果表明,与固定码率编码相比,本文提出的联合信源信道编码方案可在不增加带宽的情况下显著提高视频传输质量.     

H.264视频传输中一种改进的端到端失真估计模型

视频传输中端到端失真的估计可为视频编码与传输过程采用更为有效的编码与传输策略提供依据。通过分析包含错误掩盖的H.264视频传输的端到端失真过程以及图像结构相似性估计（structural similarity index measurement,SSIM）,给出了帧间错误继承系数估计值,并在此基础上推导出了一种结合一阶矩的端到端失真估计的递归计算模型。该模型可由原始视频序列特性及编码参数、传输系数给出端到端失真估计值,而无需统计编码器编码信息,进一步,通过引入失真反馈,可获得更准确的失真估计值。仿真实验表明,该模型在无反馈与结合反馈的情况下均能较准确地估计端到端失真。     

高效视频编码中帧内码率控制改进算法

针对失真漂移现象造成码率拉格朗日因子(R-λ)模型编码效率低的问题,提出一种考虑区域间失真关联性的高效视频编码(HEVC)帧内码率控制改进算法。首先根据帧内预测编码原理,对编码区域间的失真关联性进行分析,得到漂移的失真、当前失真与总失真之间的关系;然后利用编码像素值、参考像素值和参考像素重构值,准确地预测出漂移的失真值;最后结合传统的R-λ模型,获取基于失真漂移的拉格朗日因子λ,继而建立更准确的R-λ模型。实验结果表明,与原始的帧内码率控制算法相比,在相同的码率下所提算法可将编码码率平均降低1.7%,重构视频的峰值信噪比平均提高0.1 dB,证明所提算法的编码效率得到提升,且编码时间增幅非常小。     

视频编码中Lagrange乘子自适应调整算法

为改进视频编码算法的率失真性能,提出了一种应用于视频编码率失真优化算法中的Lagrange乘子自适应调整算法。该算法以信源数据的统计分布为理论基础,将视频编码序列的变换系数方差引入到Lagrange乘子的计算过程中来,使得Lagrange乘子的取值可以根据图像内容变化特性进行自适应的调整。实验结果证明,与传统的Lagrange乘子的取值算法相比,该算法可以取得更好的率失真性能,尤其应用在低码率的视频序列中效果更为明显,同等码率下可以将峰值信噪比提高0.1～0.2 dB。     

基于区域重要性的视频时空分级编码

提出了基于区域重要性的视频时空分级编码方法，即根据人眼视觉敏感程度的不同，将视频中的每帧图像划分为重要程度不同的区域，对每个区域分配不同的时空分辨率，以期 在极低码率的传送环境中能最大限度地保证人眼兴趣区域的图像质量和传送效率。实验结果表明，该方法能够在带限的情况下减少图像的抖动，获得较好的图像主观质量。     

基于率失真优化的AVS-M关键参考帧选择算法

在综合分析AVS-M视频编码传输过程中扩散失真和掩盖失真的基础上,从像素级对端到端的视频传输失真情况进行了研究。采用了一种通用的传输失真度估算模型,根据该失真度估计模型,实现了一种无反馈的关键参考帧选择算法。通过评价选择不同参考帧情况下的端到端失真度期望,在编码器率失真框架内选择最合适的参考帧,使有损传输情况下解码端的失真度达到最小。有反馈信道条件下,提出了基于反馈的关键参考帧选择算法,在帧存开销不大的条件下,极大的提高视频传输的抗差错性能。实验表明,采用的失真度估计模型能够较好地适应AVS-M标准,可以较好地估计出端到端的失真情况。实验还显示,基于率失真优化的关键参考帧选择算法,在3-20%丢包率（128kbps）情况下,无反馈和有反馈关键参考帧选择方法较AVS-M标准,PSNR值分别提高了1.9~6.4dB和2.7~10.9dB,较大提高了AVS-M视频差错恢复性能。     

联合信源信道编码的分级编码视频网络传输

提出了在丢包网络传输过程中,针对精细粒度分级编码(FGS)视频流存在的数据重要性差异,利用前向纠错编码(FEC)对视频流提供非均匀保护.考虑采用一致的信源信道联合统计率失真模型作为约束,根据信道的传输带宽和平均丢包率,联合优化信源编码码率和非均匀FEC编码码率的分配.该方法应用于丢包网络的视频传输,可以根据网络传输条件的变化,自适应地分配信道编码码率,提高信道带宽利用率,增强视频的传输质量.仿真结果表明,所提方法对不同的信道条件具有较好的适应性,并且能够有效地提高视频传输的鲁棒性.     

分布式多视点视频编码容错传输研究

在分布式多视点视频编码(Distributed Multi-view Video Coding, DMVC)数据传输过程中,编码方式不同导致K帧与WZ帧受信道误码影响也不相同,因此本文提出了一种DMVC整体容错传输框架,针对K帧及WZ帧特性设计了不同的容错保护传输方案并进行有效融合。针对于K帧的容错传输问题,首先根据左、右相邻视点的对应K帧,利用DIBR算法产生的空间边信息对丢失块进行初始修复;然后根据K帧同一视点内的相邻已解码帧,生成它的时间参考帧,对K帧的丢失块进行重修复。针对WZ帧的容错传输问题,本文提出了基于不等错误保护(Unequal Error Protection, UEP)的编码算法,根据不同频带的各个比特面的重要性不同,对低频带、高比特面进行更加合理的码率分配,在不增加编码端复杂度的前提下提高了WZ帧的误码容错性能。实验结果表明：在K帧和WZ帧均出现丢包的情况下(丢包率为5%~15%),相比K帧采用传统的帧内错误隐藏加WZ帧采用参考文献码率的算法,本文方案对视频序列重建图像的BD-PSNR平均提升了2.39~4.68 dB,且随着丢包率的增加,提升效果更加显著。     

分布式视频编码在视频压缩和容错视频传输中的应用

本文阐述了分布式视频编码的理论基础,即Slepian-Wolf无损源编码理论和Wyner-Ziv有损源编码理论.介绍了分布式视频编码技术在视频压缩及容错视频传输中的应用,并对其中关键技术的最新研究进展进行了综述.最后给出了结论及今后的研究方向.     

基于高效率视频帧内编码的快速编码单元和预测模式决策算法

针对高效率视频编码采用四叉树分割和35种模式预测等技术来提高视频编码质量,但引起算法复杂度剧增这一问题,本文利用当前编码单元及其相邻单元空间相关性对当前编码单元分割模式进行预测,从而快速决策编码单元的分割模式.此外,通过跳过若干低概率预测模式的率失真最优化处理过程,实现了一种快速的预测模式决策算法.测试结果显示,提出的算法可以平均减少53%的编码时间,并保持BDBR仅为1.17%的良好编码质量.      

新的低码率视频编码快速半像素搜索算法

运动搜索一直是混合视频编码方案中最占编码时间的模块。典型的运动搜索由整像素搜索和半像素搜索组成。随着整像素搜索算法的不断改进 ,被普遍使用的半像素全搜索方法在整个运动搜索中所占运算量已经不容忽视。为了加速半像素搜索 ,提出了一种基于抛物面预测的半像素快速搜索算法。实验结果表明该算法能显著地提高半像素搜索速度 ,并且不会对编码效率和图像质量产生明显的影响。在QCIF格式下采用 H.2 6 3编码器时实际节省运算量约为5 7%。该算法的预测过程简单 ,易于实现 ,能够方便地集成到现有的编码系统中     

H.264视频编码中的快速失真与速率估计算法

H.264视频编码标准采用率失真优化技术追求更高的编码效率。针对每一个宏块,编码器需要遍历多种帧内和帧间模式,复杂度较大,提出了模式选择中速率和失真的快速估计算法。该算法省去了模式判决中的反变换和熵编码过程,利用频域系数来直接估计宏块的编码失真和速率,且失真的估计能适于不同的宏块类型,速率的估计能自适应于视频的内容。仿真结果表明,对于多种类型的视频序列,该算法相对于参考算法能够提供较高的估计准确度,在保持编码率失真性能下降不多的条件下,节省了约35%的模式决定时间。     

自适应块区域 DWT 低码率视频编码算法的研究

为了降低低码率视频编码算法的块效应与环效应，提出了一种基于块区域子波变换和重叠运动补偿的视频编码算法。通过分层游动窗块区域形成算法检测出帧间预测误差场的高能量区域，仅对这些区域进行子波变换和量化，有效节省码率，或在保持码率不变的条件下，有效的降低振荡环效应；根据人类视觉系统（ＨＶＳ）的空－频和时－频特性，给出基于ＨＶＳ的量化模型，以期在信噪比约束下获得最好的主观测试质量。模拟结果表明，对于公共交互格式（ＣＩＦ）图象，在低码率和甚低码率下仍能得到满意的图象质量。该算法可以应用于低码率视频会议系统中。     

基于硬件实现的高效率视频编码整像素运动估计算法优化

视频编码过程中帧间运动估计是计算量最大的部分,并由于PU的AMVP和IME过程存在参考关系,因此怎样提高AMVP与IME过程硬件工作效率是一件具有挑战性的任务。为了能够减少运动估计模块的周期数,提高硬件工作效率,本文从硬件实现的角度出发,对小菱形搜索算法进行优化,调整了PU和CU的处理顺序,同时在一块PU两次迭代搜索过程中插入下一块PU的处理,避免因为迭代判断导致的搜索过程停滞。另外在PU的处理方式上,对小块PU采取并行计算的方式,能够进一步提高处理速度。本文首先用Matlab实现搜索算法,使用Verilog语言描述硬件电路,两个版本在数据上使用相同的激励文件,对比各模块中间值来进行功能验证。通过对多组序列的测试,本文硬件电路对一个64x64CTU进行AMVP和IME处理需要平均消耗5800clk,在QuartusII平台上选中Arria10AX115N3F40E2SG型号的开发板,主频能够达到186Mhz,整像素运动估计模块综合性能能够达到1080p@61fps。     

复合嵌入式零树编码低码率容错视频传输

提出一种基于可分级的小波变换嵌入式零树编码和H．263标准的复合低码率容错视频编码方法，通过降低Ⅰ帧的码率，在传输速率受限的前提下提高Ⅰ帧刷新频率，限制传输差错扩展，改进了低码率视频传输的容错能力，实验结果证明，H．263标准的鲁棒性得到有效改善。     

网络设备的视频传输性能测试研究与应用

随着校园网承载业务的多元化,高清的网络视频和流媒体等业务成为主流应用.然而网络视频传输受网络设备的性能影响较大,如何评判网络设备的视频传输性能成为校园网建设评估的重要环节.本文结合相关基准测试草案对网络设备的视频传输性能进行了说明,探讨各项指标的意义和方案设计要点,结合实际案例进行分析,并说明存在的问题和可完善的空间.     

基于视频分析的可分层的容错编码算法

为了改善传统视频编码器在无线网络传输条件下的容错性能,并减轻由于丢帧引起的误差传播效应,基于经典的视频分析概念和理论,提出了一种新的视频容错算法。该技术参照视频分析中关键帧搜索理论,结合视频容错的特点和实际网络传输条件,在不改变码流结构的情况下,是一种适合无线网络传输的可分层的视频容错编码算法。通过H.263编解码器的试验证明:所提出的算法可以很好地缩短由无线传输丢包引起的误差传播范围,从而得到比较好的视频主客观评价效果。     

基于混沌序列的视频流部分加密

 针对视频流数据的实际应用要求,提出了一种新的利用混沌对视频图像数据在频域进行加、解密的视频图像加密算法——EVSBC,并将其实现且集成到最新的MPEG-4编/解码器中.该算法充分利用了视频图像数据的特性,在保证数据安全性的基础上,完全可以满足视频应用中的实时性要求.