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可伸缩性视频编码中的码率控制算法研究

可伸缩性视频编码中的码率控制算法研究

作者：邓兵浙江大学

学位级别：硕士

目前可伸缩性视频编码在研究及相关国际标准的制定方面都引起了广泛关注,它为当今新的视频服务要求提供了解决方案。本文从可伸缩性视频编码的应用出发,对可伸缩性视频编码中的码率控制算法进行了研究与分析。首先,介绍了的可伸缩性视... 详细信息

目前可伸缩性视频编码在研究及相关国际标准的制定方面都引起了广泛关注,它为当今新的视频服务要求提供了解决方案。本文从可伸缩性视频编码的应用出发,对可伸缩性视频编码中的码率控制算法进行了研究与分析。首先,介绍了的可伸缩性视频编码中实现时域,空间和质量可伸缩的关键技术以及层叠QP分配机制。研究与分析了可伸缩性视频编码的参考软件JSVM中运用的码率控制算法,为后续的研究奠定了基础。接着,提出了一种基于ρ域模型的可伸缩性视频编码的码率控制算法。可伸缩性视频编码中引入了分级的B帧预测结构,它是一个金字塔结构。因此,我们对码率的分配方法进行了改进,充分利用可伸缩性视频编码中各类型帧对整体编码性能贡献不同的特性,采用了基于编码图像自身复杂度及其在图像组中的权重因子相结合的码率分配策略。同时,应用PID控制器,对初始分配的码率进行调整。该码率控制算方法在码率的精确匹配及解码图像的PSNR值两方面都优于JSVM中的码率控制方法FixedQP。然后,提出了一种基于柯西分布的可伸缩性视频编码的码率控制算法。相较于拉普拉斯分布模型,图像经DCT变换后交流系数的分布更加符合柯西分布。根据仿真结果,在可伸缩性视频编码的码率控制中应用了分级的率失真模型,即对编码中的I帧和P帧分别建立基于柯西分布的率失真模型,对各时域增强层的B帧则建立线性的率失真模型。这种分级的率失真模型在一定程度上实现了码率控制性能和算法复杂度的折中。该码率控制算法相较于JSVM中的码率控制算法在码率的精确匹配及解码图像的PSNR值两方面都有更好的表现。

关键词：可伸缩性视频编码分级的B帧码率控制 ρ域模型柯西分布率失真模型

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精细的可伸缩性视频编码中容错技术的研究

电子学报 2002年第1期30卷 102-104页

作者：阎蓉陶然王越吴枫李世鹏北京理工大学电子工程系北京100081 微软亚洲研究院北京100080

精细的可伸缩性视频编码生成的增强层码流在有误码的信道中传输时 ,正确解码的比特数由信道误码率决定 ,而不是由信道带宽决定 ,这将严重影响图像质量 .本文提出了一种新的分级的增强层码流结构 ,在这种新的增强层码流中加入各种同步符 ... 详细信息

精细的可伸缩性视频编码生成的增强层码流在有误码的信道中传输时 ,正确解码的比特数由信道误码率决定 ,而不是由信道带宽决定 ,这将严重影响图像质量 .本文提出了一种新的分级的增强层码流结构 ,在这种新的增强层码流中加入各种同步符 ,将码流分为许多不同的段 .当码流在传输过程中出现错误时 ,只有发生错误的那段码流不能解码 ,从而有效地减少了传输错误的影响 .在MPEG

关键词：图像编码可伸缩性视频编码增强层码流容错技术

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小波变换在可伸缩性视频编码中的应用

小波变换在可伸缩性视频编码中的应用

作者：张卓良北京邮电大学

学位级别：硕士

异构网络给传统视频编码技术提出了新的挑战。因为传统视频编码码流不具有灵活的码率调节或仅有有限的码率调节功能,难以满足异构网复杂多变的情况,所以国际标准化组织和动态图像专家组提出了可伸缩性视频编码的国际标准,用于解决异构... 详细信息

异构网络给传统视频编码技术提出了新的挑战。因为传统视频编码码流不具有灵活的码率调节或仅有有限的码率调节功能,难以满足异构网复杂多变的情况,所以国际标准化组织和动态图像专家组提出了可伸缩性视频编码的国际标准,用于解决异构网中带宽变化、终端不同而造成的一系列问题。在可伸缩性视频编码标准的制定过程中,小波变换因未能带来与其复杂度匹配的性能,而没有被国际标准所采纳。但是因为它具有多分辨率特性,一直以来被认为是实现可伸缩性视频编码的理想工具,关于它的研究也一直在继续。其中有从生成信号/子带角度提出的STP(Spatio-Temporal subbands Prediction)工具方案作为基于小波变换的可伸缩性视频编码框架,以及用于实现运动补偿时域滤波的杠铃提升机制,都为解决运动补偿中分数像素精度映射和多对多映射时遇到的问题提出了很好的解决方案。本文基于杠铃提升方案,给出了一种改进的杠铃函数和两种临近像素方案,并提出了与之配套的权重分配方案,以对该杠铃提升机制加以实现,并将其应用于基于小波的可伸缩性视频编码器。在具体的实现中;为了兼顾编码效率和杠铃提升的性能,采用了宏块级别的加权系数方案和帧级别的临近像素方案,实现了较好的压缩性能和可伸缩性。

关键词：小波变换可伸缩性视频编码 MCTF 杠铃提升机制

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面向网络应用的可伸缩性视频编码方案浅析

电脑知识与技术 2005年第2期 15-18页

作者：贾世杰梁德群柯少卿大连海事大学信息工程学院辽宁大连116026

面向网络应用的可伸缩性视频编码方案是当前图像编码领域研究的热点,本文从分层的可伸缩性编码、多描述视频编码、精细的可伸缩性视频编码和渐进精细的可伸缩性编码等几个方面对各种研究方案进行了探讨和比较,并对可伸缩性视频编码方案... 详细信息

面向网络应用的可伸缩性视频编码方案是当前图像编码领域研究的热点,本文从分层的可伸缩性编码、多描述视频编码、精细的可伸缩性视频编码和渐进精细的可伸缩性编码等几个方面对各种研究方案进行了探讨和比较,并对可伸缩性视频编码方案研究的前景做了展望。

关键词：图像编码图像质量视频序列可伸缩性视频编码计算机网络视频压缩

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实现完全可伸缩性的高效视频编码方法

哈尔滨工业大学学报 2006年第3期38卷 334-338页

作者：赵志杰林茂六林亚朱斌哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院

提出了一种可伸缩性视频编码的高效编码方法,该方法基于分层运动补偿滤波(HMCTF)和离散小波变换(DWT),提出了数据流分层的思想,通过原子(Atom)结构组织数据流,将时间、空间、质量3方面的伸缩性有机地结合在一起,可同时实现时间、空间和... 详细信息

提出了一种可伸缩性视频编码的高效编码方法,该方法基于分层运动补偿滤波(HMCTF)和离散小波变换(DWT),提出了数据流分层的思想,通过原子(Atom)结构组织数据流,将时间、空间、质量3方面的伸缩性有机地结合在一起,可同时实现时间、空间和质量的伸缩性,并且可根据需要独立控制其中某一方面的伸缩性,具有灵活、高效的特点.给出了系统的实现框图,介绍了该编码方法的思想和实现过程.实验结果表明,当比特率达到331 kbps时,PSNR值超过了40 dB,重建的视频序列质量好.并且该系统可根据用户的需求,灵活地实现视频序列的伸缩性,具有较强的可行性.

关键词：可伸缩性视频编码 MCTF 离散小波变换 EZW 自适应算术编码

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分级视频编码结构及其量化技术的研究

分级视频编码结构及其量化技术的研究

作者：万卫星中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着网络技术和多媒体技术的迅猛发展,多媒体信息有着越来越多的应用环境和场景。最新的视频编码标准H.264/AVC定义了多个档次(Profile)来满足不同的应用需求,其中之一便是基本档(Baseline Profile)。H.264/AVC基本档由于不支持B(Bi-pre... 详细信息

随着网络技术和多媒体技术的迅猛发展,多媒体信息有着越来越多的应用环境和场景。最新的视频编码标准H.264/AVC定义了多个档次(Profile)来满足不同的应用需求,其中之一便是基本档(Baseline Profile)。H.264/AVC基本档由于不支持B(Bi-prediction)帧编码结构,导致编码效率较低;然而很多标准应用却又只支持H.264/AVC基本档,例如3GPP(Third Generation Partnership Project)多媒体服务中定义的移动多媒体服务。因此,研究如何提高H.264/AVC基本档的编码效率具有一定的理论意义和实际应用价值。本文对H.264/AVC及其可伸缩性扩展部分SVC(Scalable Video Coding)采用的时域分级视频编码结构进行了深入的分析和研究,并且对分级视频编码结构中的量化技术从理论和实际上进行了研究,旨在解决当前分级视频编码结构的编码效率并不是很理想的问题。本文的主要工作及创新之处在于:1.提出了一种新的分级视频编码结构。本文针对当前H.264/AVC基本档由于不支持B帧和CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding,基于上下文的自适应二进制算术编码)熵编码而编码效率较低的特点,在分析了H.264/AVC及其扩展可伸缩性视频编码标准SVC中采用的分级B帧(Hierarchical B)编码框架的特点之后,提出了一种全新的分级P帧(Hierarchical P)编码框架。该框架与分级B帧框架类似,同时又具有自己的特点,大大提高了H.264/AVC基本档的编码效率。2.提出了一种新的内容自适应分级量化参数设置机制。本文对当前分级B帧编码框架中采用的量化技术即QP(Quantization Parameter,量化参数)设置机制进行了深入的研究,并分析了这些设置机制的优缺点,从而提出一种新颖的内容自适应分级QP设置机制。该机制不仅适用于我们在第一点提出的分级P帧编码框架,也同样适用于当前分级B帧编码框架。实验结果表明,相对传统的“IPPP…”编码框架,本文提出的分级P帧编码框架能显著地提高编码性能;而本文提出的内容自适应分级QP设置机制在复杂度增加不多的情况下,也能较明显地提高编码性能。

关键词： H.264/AVC基本档可伸缩性视频编码分级B帧分级P帧量化参数

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自适应视频编码和传输关键技术的研究

自适应视频编码和传输关键技术的研究

作者：刘猛中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着网络技术和多媒体技术的不断发展,多媒体信息的应用有着不断的扩展。针对不同的应用,目前已经建立了许多了不同的视频压缩标准,解决了许多不同的应用需求。然而由于网络的异构性、终端设备的多样性、多媒体应用的复杂性,多媒体技术... 详细信息

随着网络技术和多媒体技术的不断发展,多媒体信息的应用有着不断的扩展。针对不同的应用,目前已经建立了许多了不同的视频压缩标准,解决了许多不同的应用需求。然而由于网络的异构性、终端设备的多样性、多媒体应用的复杂性,多媒体技术在应用时出现了很多难题,因而视频自适应在视频技术应用中显得尤为重要。视频自适应最近几年发生了迅猛的发展,但是仍然不成熟,在许多技术方面仍未有通用而有效的解决方案。由于视频自适应编码和传输方面的码率控制没有一个很好的解决方案,并且难以获得好的性能。因此,我们研究并设计出相应的视频自适应码率控制解决方案,可以解决目前已有的问题,提供不同码率的自适应,并且最优化自适应编码的效率。本文的主要工作及创新之处在于:1.提出了一种低复杂度的可伸缩性视频编码的码率控制方法。本文在可伸缩性视频编码(SVC)中提出了一个低复杂度的码率控制方法,根据不同用户的需求提供不同码率的码流。该方案的主要思想是通过研究可伸缩性视频编码的率失真特性,通过提取出视频的运动信息,建立同一视频帧内各主要参数之间的相关性,然后根据这种相关性可以进行低复杂度的码率控制算法设计。另外跟据SVC的层间相关关系,提出了一个综合考虑时间相关性和空间相关性的参数预测方法,通过计算一定时间窗内时间相关性预测和空间相关性预测的预测误差来达到模型参数的自适应更新。2.提出了一种基于一个通用视频自适应框架的码率控制方法。本项研究通过在中间媒体(Intermedia)中预编码时附带地提取一些信息,然后在编码端通过这些信息进行码率控制,从而解决不同终端设备以及网络带宽的自适应需求。本项研究在预编码时,对每次编码过程中得到的DCT系数进行统计,得到其方差等参数并存储起来。在编码端,可以提取存储的参数,并用广义高斯分布对DCT系数分布进行重建得到在各个频率点的值,并且根据本研究提出的改进的ρ域码率控制方法就可以计算出量化参数(QP)进行编码。另外,本项研究还提出一个码率控制初始QP自适应选择方法,有效的改善了编码性能。3.基于博弈论的多码流联合码率控制方法多个视频码流通过在同一个信道中进行传输或者同一个源产生多个视频频码流时,由于信道总带宽是有限的,因而有必要对各个视频码流进行码率控制。传统的码率控制方法对各个码流独立处理,没有考虑各个视频的内容,影响有限的带宽的优化分配。通过对各个不同视频码流的复杂度等信息进行实时提取与预测更新,利用博弈论的方法在同一时间不同流之间进行码率资源的讨价还价,以实现不同码流间的平等分配,提高视频流切换时的平滑性。另外利用联盟博弈的方法,将同一时间点所有帧作为一个联盟,然后在不同时间点的联盟之间分配资源,实现时间方向视频流的平滑码率控制。本文通过大量的实验,验证了本文所提出的方法的有效性,不仅能够解决不同用户需求,而且编码效率也有相应的提升,另外,在复杂度方面本文也进行了相应的研究。这些结果充分表明本文提出的方法的可行性和有效性。

关键词：视频自适应 H.264/AVC 可伸缩性视频编码码率控制博弈论 ρ域

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三维视频编码的关键技术研究

三维视频编码的关键技术研究

作者：陶思平中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着多媒体技术的迅猛发展,三维视频已经成为一个重要的应用领域。相对于传统的二维视频,三维视频可以提供给用户更加真实的立体视觉体验。预期在不久的将来,三维视频将主导视频应用市场。三维视频的原始数据量巨大,传输带宽和存储空间... 详细信息

随着多媒体技术的迅猛发展,三维视频已经成为一个重要的应用领域。相对于传统的二维视频,三维视频可以提供给用户更加真实的立体视觉体验。预期在不久的将来,三维视频将主导视频应用市场。三维视频的原始数据量巨大,传输带宽和存储空间的限制成为制约三维视频发展瓶颈。因此,高效的三维视频压缩算法对于其发展至关重要。由于三维视频数据具有一些新的特点,如新的数据冗余等,这对三维视频编码方法带来了新的问题和挑战,同时也促进了一些新技术的发展。因此,研究三维视频的编码算法具有一定的理论价值和广泛的应用价值。三维视频通常由多视角颜色视频和相应的深度视频进行表示,本文基于这种表示方式,研究三维视频编码的一些关键技术,主要工作和创新之处在于:1.提出一种新的基于可伸缩性视频编码的三维视频编码方法。颜色视频包含三维场景中的颜色信息,而深度视频表达了物体与相机之间的距离信息。这两个视频表达了同一场景的不同方面,在编码时具有很强的相关性。本文提出基于可伸缩性视频编码的编码方法,通过有效地利用这种相关性,可以显著提高编码性能。此外,本文提出的编码方法符合现有的可伸缩性视频编码国际标准,可以采用现有的可伸缩性视频编码的标准解码器进行解码。2.研究深度视频编码质量对视角合成结果的影响。研究深度视频编码质量对视角合成结果的影响对于指导三维视频码率分配有着重要的意义。高码率的深度视频如果对提高视角合成的质量作用很小,就会造成传输带宽的浪费;反之,如果低码率的深度视频不能满足视角合成的要求,则会造成视角合成质量的下降。本文通过实验发现,深度视频编码质量对视角合成结果的影响不大,低码率的深度视频用于视角合成就可以得到较好的合成结果。这样,在三维视频系统中,深度视频只需占用很少的传输带宽或者存储空间,就可以满足应用要求。实验结果表明,相对于以往的编码方法,本文提出的编码方法可以有效地节约传输带宽;而本文关于深度视频编码质量对视角合成结果的影响的分析,可以用于指导三维视频对深度视频的码率分配,在保证视角合成质量的情况下,最大程度地节约深度视频占用的传输带宽和存储空间。

关键词：三维视频编码可伸缩性视频编码 H.264/AVC 码率分配视角合成

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一种分层次B帧双向预测直接模式

计算机应用研究 2015年第7期32卷 2222-2225页

作者：郑嘉利倪光南覃团发广西大学计算机与电子信息学院南宁530004 中国科学院计算技术研究所北京100190

分层次B帧是一种基于闭环运动补偿的时域可伸缩性视频编码,其特点是解码重构后的B帧可作为参考帧。针对分层次B帧的特点,提出一种新的B帧双向预测直接模式。通过挖掘相邻帧间的时域相关性,利用B帧作为参考帧时的前后向运动矢量进行时域... 详细信息

分层次B帧是一种基于闭环运动补偿的时域可伸缩性视频编码,其特点是解码重构后的B帧可作为参考帧。针对分层次B帧的特点,提出一种新的B帧双向预测直接模式。通过挖掘相邻帧间的时域相关性,利用B帧作为参考帧时的前后向运动矢量进行时域缩放,精细当前块在直接模式下的运动矢量精度。仿真实验证明,该方法相对于传统的编码方式,编码性能增益平均提高0.46 d B。

关键词：可伸缩性视频编码分层次B帧运动补偿时域滤波 B帧预测模式直接模式双向预测