基于包头信息的MPEG-2视频压缩算法优化

MPEG-2视频编码标准采用基于运动估计和补偿的自适应DCT变换.其头信息,包括运动矢量和编码模式在内,在以低码率编码视频时常常占用太大的比特率,以致降低视频质量.本文提出的基于包头信息的MPEG-2视频压缩优化算法降低了MPEG-2视频编码中的头信息和运动矢量的比特数占有率,提高了对DCT系数的比特数分配,保证了低码率下的视频图像质量,同时也很好地保持了与现有MPEG-2解码器的兼容性.     

率失真最优自适应量化及其系数阈值的设定

在最大PSNR的情况下,针对I帧最优编码,提出了一种实用的MPEG-2自适应量化算法.该方法包括自适应量化,系数的阈值设置和一种新的量化系数减小技术共3个模块.结果表明,和TM5方式比较,该优化方法对I帧编码改善了1.5～2dB的图像质量.     

自适应实值分布估计算法

针对实值分布估计算法(RECEDA)求解单模和多模优化问题存在的搜索空间有限和种群多样性保持能力较差等问题,提出了一种自适应实值分布估计算法(ARECEDA),该算法根据种群多样性性能指标自适应改变新种群采样过程中的方差值,使改进算法有效地提高种群多样性.实验结果表明,自适应实值分布估计算法比原有算法在优化精度上有很大提高.     

LTE上行链路高速铁路应用场景中的频偏估计方法

提出了一种长期演进(LTE)上行链路频偏最大似然(ML)估计算法,并通过定量分析该算法与基于2个训练序列相差的频偏估计算法(相差法)的估计性能,提出了一种联合频偏估计算法.仿真结果表明:与相差法相比,所出提的ML估计算法与联合估计算法的频偏估计范围均能够覆盖高速铁路应用场景中的最大频偏,且ML估计算法不受LTE上行链路跳频传输的影响;在信噪比10 dB且少于4个用户的情况下,2种算法均能够提供10-4或更小的归一化频偏估计均方误差;在单用户情况下,联合估计算法比ML估计算法的均方误差在信噪比上提高了近5 dB.     

基于H.264标准的运动估计算法研究

目的 通过分析经典运动估计算法,并归纳其技术要点比较总结其优缺点,提出一种快速运动估计算法.方法 利用小菱形(SDSP)模板和六边形(HSP和VSP)组合模板自适应地进行模板匹配搜索.结果 充分利用序列图像的时间、空间相关性进行运动类型的划分,并进行了起点预测,实现了快速运动算法.结论 仿真卖验证明该改进算法在保证重构图像质量基本不变的情况下,减少了运动搜索点数,提高了运动搜索速度,缩短了运动搜索的时间.     

一种基于H.264的快速运动估计算法

在视频编码中,运动估计发挥着相当重要的作用,在很大程度上影响图像精度和压缩比例;同时运动估计也是编码器中复杂度高、运算量特别大的一部分,因此影响了H.264视频编码的实时应用.为了降低计算复杂度并保持图像质量,本文提出了一种整像素运动估计算法.结合UMHexagonS(非对称十字型多层次六边形格点搜索)算法和EPZS(增强的区域搜索)算法的特性,本文算法根据图像的运动类型不同采用不同的模板,同时加入了提前终止技术.实验结果证明该算法与FS(全搜索)、UMHexagonS和EFZS算法相比,在峰值信噪比(PSNR)基本相同的情况下减少了运动估计的时间.     

LTE同步技术频偏估计理论研究

针对LTE系统中的OFDM同步技术进行研究,对比不同频偏估计算法的性能,包括传统的基于CP频偏估计算法以及基于PSS频偏估计算法,并依据传统的基于CP频偏估计算法的特点,选取保护间隔1/4的相关窗,在相关窗内进行共轭相关再取平均值的方法对该算法进行改进。仿真结果表明,与传统CP算法相比,改进CP算法的均方误差降低了3个数量级。     

一种快速的H.264帧间模式选择算法

提出了一种新的快速帧间模式选择方法,该方法利用模式预截断和精确的大小模式判决等算法,快速地选出最优的模式.实验表明,该算法比全搜索算法和快速多块运动估计算法(FMBME)分别节省了80%和45%的运算量,而峰值信噪比(PSNR)和比特率性能几乎无下降.在对运动较小的序列编码时,该算法比大小模式分离算法节省了75%的运算量,同时PSNR提高了0.06 dB,比特率节省了3.7%.     

判断运动复杂度的快速运动估计算法

为了提高视频压缩编码中运动估计算法的效率,提出了一种判断运动复杂度的快速运动估计算法(MC-FME算法).首先利用单帧图像的纹理信息与宏块匹配残差自适应地判断帧级运动复杂度,再利用当前宏块运动向量预测集中预测值的差异性自适应地判断宏块级运动复杂度,最后根据运动复杂度进行相应的运动估计.实验结果表明,与菱形搜索算法和分级运动估计算法相比,MC-FME算法可以在保证图像质量的前提下,匹配点数降低5%～21%,运动估计时间缩短3%～5%,从而达到加快运动估计的目的.     

高码率平滑图像质量自适应量化控制算法

针对MPEG-2纯Ⅰ帧编码情况，在MPEG-2TM5自适应量化控制算法的基础上，提出了一种基于平滑图像质量的高码率下自适应量化控制算法。根据已编码帧的复杂度平滑分配各帧目标码字，利用非线性方法使宏块的量化因子变化平缓，以达到高码率下提高图像质量的目的，仿真结果表明，在相同码率下重建图像质量(PSNR)优于TM5算法。     

面向H.264 SVC空域-时域可伸缩编码的码率分配算法

提出一种面向H.264 SVC空域?时域可伸缩编码的码率分配算法。通过对SVC编码过程的分析, 设计了一个两阶段基于模型的码率分配算法框架。在每一阶段中沿空域或时域可伸缩性方向上, 码率分配问题都被描述为一个优化问题进行求解。在充分挖掘层次间相关性的基础上, 提出空域、时域视频层的失真和码率模型。利用所得到的率失真模型, 使用拉格朗日乘数法, 求取该分配问题的最优数值解。实验结果表明, 新的率失真模型所提供的高效码率分配算法, 大幅度提高了现有参考代码JSVM的性能, 其编码效率平均增益达1.22 dB。     

An efficient intra-frame rate control algorithm for H.264/AVC video coding

Intra-frame plays a significant role in improving video quality for rate control of H.264/AVC.In this paper,an efficient intra-frame rate control algorithm is proposed for H.264/AVC video coding.The proposed scheme adjusts the quantization parameter (QP) of intra-frame adaptively according to intra-frame buffer fullness ratio,current buffer fullness ratio,and skipped frame ratio.Experimental results demonstrate that for a set of typical testing sequences,the proposed scheme can obtain accurate target bit rate,better peak signal-to-noise ratio (PSNR) performance and reduce the number of skipped frames significantly,when compared with existing schemes.More importantly,the proposed scheme is very flexible for different initial QPs and target bits.     

基于H.264感兴趣区域平稳视频主观质量的码率控制

为提高低延时低码率条件下的视频质量,提出一种H.264帧层和宏块层的码率控制算法,实现平滑主观质量和平稳缓冲区波动的一种新的权衡。帧层采用比例-积分-微分算法进行帧层码率分配;在宏块层建立一种新的基于运动外推的编码复杂度传播模型,在保证感兴趣区域具有平稳质量的前提下,在感兴趣区域和非感兴趣区域之间进行比特分配;在各区域中,根据编码复杂度传播模型,基于率失真优化选择宏块量化参数。仿真结果表明:和传统JM算法相比,感兴趣区域的质量波动可减少达35.5%～57.1%。该算法在保证较低缓冲区波动的前提下,具有平滑的主观视频质量。     

基于H.264的多描述视频编码方案以及整帧丢失的误码掩盖

为增强视频传输的稳健性和提高视频传输的质量,提出了一种基于H.264的多描述视频编码方案以及整帧丢失时的误码掩盖方案。该方案在编码器端编码之前进行必要的预处理工作,利用标准的H.264编码器产生多描述码流及相关的编码信息,在解码器端解码之后进行必要的后处理,再根据接收到的编码信息进行多路视频的加权合成以得到较好的视频质量。整帧丢失时的误码掩盖方案利用其他描述正确解码的相应帧进行替换的方法,误码掩盖之后进行视频加权合成。实验结果证明该方案在各种条件下均取得了相当大的增益,特别是当2路视频质量相差较大时,增益可以达到2.38 dB,在发生整帧丢失的时,也有几个dB的增益。     

基于M-QAM和UEP的无线可伸缩视频联合优化传输

可伸缩视频编码可以根据信道波动的情况传输部分码流获取较低的视频质量以适应无线信道的波动。在满足信道传输速率的约束条件下,给出了率失真意义下联合优化多进制正交调幅子信道分配、可伸缩视频编码的传输层数以及各层的信道编码保护级别的视频传输算法。实验结果表明,在加性高斯白噪声信道下,与等重保护且不考虑多进制正交调幅子信道差异的机制相比,该传输方案能够取得平均1.5~2 dB的解码增益,显著提高了可伸缩视频码流无线传输的鲁棒性。     

基于M-QAM和UEP的无线可伸缩视频联合优化传输

可伸缩视频编码可以根据信道波动的情况传输部分码流获取较低的视频质量以适应无线信道的波动。该文在满足信道传输速率的约束条件下,给出了率失真意义下联合优化多进制正交调幅子信道分配、可伸缩视频编码的传输层数以及各层的信道编码保护级别的视频传输算法。实验结果表明,在加性高斯白噪声信道下,与等重保护且不考虑多进制正交调幅子信道差异的机制相比,该传输方案能够取得平均1.5~2dB的解码增益,显著提高了可伸缩视频码流无线传输的鲁棒性。     

使用前景/背景区域率失真特性的码率控制方法

为提高视频编码器码率控制的性能,根据视频内容将视频帧划分成包含主要运动物体的前景区域和相对静止背景的背景区域,分析各区域的率失真特性,提出一种适用于H.264/AVC编码器的基于区域的宏块层码率控制方法. 比特分配中,根据宏块的区域信息确定加权因子,自适应地为重要宏块分配较大的目标比特预算. 不同区域使用对应参数的二次模型确定宏块量化参数(quantization parameter,QP),并以已编码宏块的QP为参考调整计算所得QP,以降低前景与背景区域间、相邻宏块间的编码质量波动. 宏块编码结束后,根据实际编码信息更新各区域的码率控制参数. 实验测试表明,提出方法能够有效降低实际码率与目标码率之间的相对偏差,提高编码效率和解码恢复视频的主观质量。     

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。     

IP电视中的视频转码技术

为了使带宽不同的用户能通过互联网观看数字电视节目,提出了一种将卫星数字电视网络直播的IP(in ternetprotoco l)电视应用方案,采用运动矢量重估计技术来实现M PEG(m ov ing p icture experts group)-2视频到低码率的M PEG-4视频的实时转换,从而避免用户带宽的限制。提出了一种运动重估计算法,通过建立运动矢量反向查找表,利用相似宏块重叠面积来优化候选运动矢量的搜索过程,用帧内相邻宏块运动矢量进行估计等方法,显著提高视频转码效率并保证质量。实验结果表明:在视频转码过程中,与采用PM V fast(pred ictive m otion vector fie ld adaptive searchtechn ique)搜索算法相比,该算法能节省40%左右的编码时间,而峰值信噪比降低不足0.3 dB,显著提高了转码效率。     

应用层和信道质量信息辅助的延时应答算法

为降低应答信号开销,IEEE 802.15.3高速个域网引入了延时应答机制。为解决个域网延时应答因无法适应视频业务的变速率特性和无线链路的不稳定性,并会严重降低视频业务性能,在针对视频应用分别分析立即应答和固定突发MAC帧数延时应答策略的基础上,利用视频帧尺寸信息和无线信道质量信息对延时应答策略进行优化,提出了一种应用层和信道质量信息辅助的自适应延时应答算法。仿真结果表明:该算法在不同负载及信道情况下较立即应答策略和固定突发MAC帧数延时应答策略明显改善视频业务服务质量,可提高视频业务的可解帧率性能约2%~4%。