Wyner-Ziv系统中边信息的多块模式分析

Wyner-Ziv视频编码是一种典型的分布式视频编码(DVC)方案,边信息的重建质量对整个Wyner-Ziv系统的性能至关重要.在边信息的重建过程中,引入了H.264中的7种块模式,研究了不同的块模式对边信息质量的影响.分析及实验结果表明,最理想的块模式为8×8.这一结论对以后的DVC研究具有重要的参考价值.     

分布式视频编码

随着网络的发展和无线视频的应用,分布式视频编码(DVC)理论越来越受到大家的重视.本文主要介绍了分布式视频编码的理论基础及其应用方法,并简要介绍了目前该领域的研究方向和成果.     

基于改进H.264运动估计算法的120视频压缩方案

院前急救在整个医疗救治过程中占有重要位置。针对120车载终端车内视频传输过程中视频编码实时性要求,提出一种基于H.264编码器的可变尺寸块(variable block size,VBS)运动估计算法。改进的VBS运动估计算法用粗搜索和精细搜索两个阶段快速预测了待编码宏块的最佳模式并精细化宏块各个分区的运动矢量,提高了运动估计的精确度,降低了算法复杂度。实验结果表明该算法在保证平均SNR值和压缩性能的同时,与FS和FME参考算法相比,分别降低了80%和55%的编码时间,效果良好。     

分布式视频编码中自适应图像组结构算法的改进

针对分布式视频编码系统中固定的图像组结构没有充分利用图像帧间的相关性,提出了一种在编码端自适应调节图像组结构和在解码端自适应图像组的内插算法.该算法通过帧间宏块匹配来估计相关性,将帧动态划分为关键帧和Wyner-Ziv帧,以此达到充分利用帧间相关性,提高系统压缩性能.实验结果表明,通过本文算法生成的边信息峰值性噪比(PSNR)提高约0.1～1.3 dB.     

基于显著性信息和视点合成预测的3D-HEVC编码方法

传统的视频编码标准大多着重从减少信息冗余来提高率失真性能,而忽视了人类视觉系统(human visual system, HVS)多样性对视频编码的影响.针对目前先进的3D高效率视频编码(high efficiency video coding, HEVC)技术,提出了一种融合人眼视觉特性的编码方法.首先建立3D显著性模型,根据显著性信息进行分区域编码;然后对原有的视点合成预测算法进行改进,避免深度块的边界效应;最后绘制生成新视点的视频.实验结果证明,该方法在保证主观质量基本不变的情况下, BD-rate可下降10%左右,绘制生成的新视点峰值信噪比(peak signal to noise ratio, PSNR)可提高0.1 dB左右,能有效提高编码效率.     

像素域分布式视频编码双向运动补偿重建算法

为提高分布式视频编码系统解码视频的主客观质量,提出了像素域双向运动补偿重建算法(BMCR).该算法充分考虑了视频中帧内和帧间的相关性,对于边信息落在译码符号对应量化区间内的像素,直接用边信息值进行重建；对于边信息落在译码符号对应量化区间外的像素,利用结合量化区间的双向运动补偿得到合理的重建值.实验结果表明,在Wyner...     

基于改进Meanshift算法的刀闸实时状态的精准跟踪

以变电站中的双柱式水平刀闸为例,基于传统Meanshift算法和局部二元模式(LBP)编码增强结构特征,提出改进的Meanshift算法,用该算法解析刀闸工作视频信息,实现刀闸实时状态跟踪.通过对87个刀闸开合视频的跟踪实验可知,改进算法在X方向的跟踪精度提高了120%,Y轴方向的跟踪精度提高了800%.因此,该算法为刀闸状态的准确识别提供了新的手段.     

面向无人机数据采集的短突发CPM盲Turbo均衡

在无人机辅助的战场侦察传感器数据采集中,短突发连续相位调制(continuous phase modulation, CPM)具有重大的实用价值,但也面临着盲均衡复杂度高、性能差等问题。基于期望最大化(expectation-maximization, EM)-维特比类盲均衡算法,针对短突发CPM提出了一种盲Turbo均衡算法。采用盲信道捕获方法设计了一组初值方案,同时在EM算法中嵌入Lazy维特比算法,提高了信道估计收敛性并降低了复杂度;接着在编码CPM中匹配卷积码和交织器,优化系统参数,并利用Turbo均衡进一步改善误码率;针对短帧迭代过程中交织深度不够导致的正反馈问题,通过改进外信息交换方式提升Turbo迭代的收敛性。理论分析和仿真结果表明,相比传统方法,所提算法在显著降低计算复杂度的同时能够兼顾误码率性能。     

基于亮度残差的VVC帧内编码改进算法

通用视频编码(versatile video coding,VVC)标准由联合视频专家组共同制定,它遵循基于混合块的编解码器及其前身高效视频编码(high efficient video coding,HEVC)的传统架构。与HEVC相比,VVC的帧内预测功能包含大量修改,编码效率大大提高。在VVC的基础上,提出了一种改进的基于亮度残差的帧内编码算法,通过减少率失真代价的检查次数,在保证编码质量不受较大影响的前提下,降低了计算复杂性,并提高了VVC的帧内编码效率。实验结果表明,在VTM16.0的VVC软件版本下,在相同配置下,改进算法的编码时间可以减少27.03%,而Bjntegaard-Delta rate只增加了0.9%。     

结合改进矩阵编码的奇异值修改视频隐写算法

针对当前视频隐写算法鲁棒性较低以及对载体修改率较大等问题,提出一种结合改进矩阵编码的奇异值修改视频隐写算法.先对视频帧进行分块,然后取出每块中的最大奇异值,并根据改进的矩阵编码进行信息嵌入.实验结果表明:算法具有较好的视觉不可见性,并在修改率较小的前提下具有较大的嵌入容量,并对视频载体的比特率影响较小,在模拟网络环境中噪声、滤波攻击后位错率(BER)较小.     

Trifocal tensor based side information generation for multi-view distributed video code

Distributed video coding(DVC)is a new video coding approach based on Wyner-Ziv theorem.The novel uplink-friendly DVC,which offers low-complexity,low-power consuming,and low-cost video encoding,has aroused more and more research interests.In this paper a new method based on multiple view geometry is presented for spatial side information generation of uncalibrated video sensor network.Trifocal tensor encapsulates all the geometric relations among three views that ale independent of scene structure;it can be computed from image correspondences alone without requiring knowledge of the motion or calibration.Simulation results show that trifocal tensor-based spatial side information improves the rate-distortion performance over motion compensation based interpolation side information by a maximum gap of around 2dB.Then fusion merges the different side information(temporal and spatial)in order to improve the quality of the final one.Simulation results show that the rate-distortion gains about 0.4 dB.     

基于高斯混合模型的视频对象分割算法

针对应用高斯混合模型（GMM）进行视频建模与分割时的模型选择及参数估计初值选择的难点，提出了一种基于GMM的视频对象分割算法．首先进行特征提取，在特征矢量中引入加权运动信息，可根据不同需要选择合理的加权系数，然后通过分割投影进行模型选择及期望最大化（EM）算法的参数初始化并估计参数，这种初值选择方案使得EM算法的初值和真实值较接近，加快了迭代运算的收敛速度，从而提高了视频对象的分割速度，最后对特征矢量进行聚类分割．仿真实验表明，在保持良好分割效果的同时，所提算法的运算速度约为常规方案的76％，并且具有良好的稳定性．     

分布式视频压缩感知中基于边信息及其支撑集的稀疏重构

文中提出了一种基于边信息及其支撑集的分布式视频压缩感知重构方案,它是建立在压缩感知和分布式视频编码理论的基础上,具有终端简单、采样/编码复杂度极低的特点.在该重构方案中,首先利用边信息构造当前（非关键）帧的冗余字典,为压缩感知重构提供稀疏表示方法;然后利用边信息估计的信号像素值和支撑集,辅助当前帧稀疏重构,提出了一种基于交替方向乘子的迭代算法以实现该重构优化问题的求解.实验结果表明,该重构方案能够获得较好的采样率和失真性能,主观图像质量也有所提高.     

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。     

分布式视频编码中相关噪声模型优化算法

在分布式视频编码中,准确的相关噪声模型(correlaiton noise model,CNM)是影响系统的关键因素。通过研究变换域中WZ帧与相应边信息的残差系数的分布关系,发现实际的残差分布与拉普拉斯分布模型存在一定的偏差。通过分析相关噪声模型的特性,提出相关改进算法。即根据残差系数的大小与实际概率置信度的关系,采用不同的分布参数,使得改进后的拉普拉分布模型更接近实际的残差分布。实验结果表明,该优化算法有效提高了系统的率失真性能,不仅降低了系统解码的码率,同时提升了最小均方误差(minimun mean square error,MMSE)重建的质量。     

一种针对全景视频编码器的复杂度优化算法

相比于普通平面视频,全景视频能给用户提供更加沉浸式的体验,但其编码复杂度也急剧上升,阻碍了其推广应用。为解决此问题,本文首先结合全景视频纬度特性和帧间相关性构建复杂度预测模型,以更好地分配帧内复杂度资源;其次,构建一个转换模型将编码复杂度转换为时间复杂度,以确保帧内编码时间的稳定性;最后,综合上述两个模型提出一种自适应复杂度优化算法。实验结果表明,本文所提算法能在复杂度与编码质量之间取得更优的平衡,以适应不同应用场景的需求。     

Logistic映射控制的安全算术编码及其在图像加密中的应用

提出了一种通过Logistic映射改变模型中符号的顺序及符号的概率值的安全算术编码,将其应用于图像数据的压缩加密中,使其在网络中安全传输更方便,在编码过程中通过完全混沌的序列保证改变模型的均匀性,从而满足图像压缩编码的安全性要求。算法能够应用于任何针对多媒体数据的算术编码器(包括视频,图像,音频等),并且对编码的效率影响甚微,而且基于编码压缩的加密方式相对于其他同类加密方式所具有的明显优势在于,压缩过程大量减少了信息的冗余性,并在此过程中引入加密,这对试图推测出图像信息以及找到密钥的攻击具有良好的鲁棒性。     

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。