浅谈视频编码技术

多年来,图像和视频编码技术经历了一系列变革,从第一代典型的基于像素编码器到第二代基于分割、分形、模型等编码器。但第二代视频编码器中仍有许多编码技术还有待于进一步的研究和探索。本文主要从编码器的结构原理来探讨视频编码技术,希望能够与同行相互交流共同进步。     

一种基于对象跟踪的视频分割算法

在新一代MPEG-4视频编码标准中,为了支持面向对象编码和实现基于内容的应用,视频分割成为关键技术之一,而半自动的视频分割是常用而且比较精确的一种分割方法.本文提出一种基于对象跟踪的半自动视频分割算法.该算法在用户的参与下,基于图像的时空信息,进行视频对象(VOP)的分割.实验结果表明,该算法能够较精确地连续分割出视频对象.     

基于块分割和上下文模型的视频编码算法

树结构的构造适合小波图像编码,但并不适合视频编码,利用熵编码原理,提出了视频图像编码算法,先将每帧的残差补偿到原始序列,并通过块分割编码和上下文模型进行视频编码.研究结果表明：该算法在视觉质量、算法性能和编码效率上要优于传统的视频编码算法.     

区域基视频编码的基本方法及关键技术

介绍了一种区域基视频编码的基本方法以及关键技术。这种编码方法适合于极低比特率的视频编码应用，包括时间递归形态分割、基于区域的运动估计以及采用运动补偿预测的轮廓纹理编码。该编码方法是对输入的图像序列内容没有任何限制，而且其算法结构可按不同的图像质量等级和比特率要求实现可分级的编码过程     

基于四叉树分割视频对象的可伸缩编码算法

提出一种利用多级树集合分裂算法(SPIHT:Set Partition In Hierarchical Trees)作为基于四又树分割视频对象(Video object)的编码和解码的核心技术,从而实现了基于对象渐进传输、可伸缩性编码方法。实验结果表明,该算法在相同的比特率下,可以得到比SPIHT更好的主观恢复图像,提高了基于ROI编码的效率。     

浅谈MPEG-4视频编码

MPEG-4视频编码是MPEG-4标准的核心内容,具有基于内容的交互功能、数据压缩编码功能和通用存取功能,其特点是从基于像素的传统编码向基于对象和内容的现代编码的转变,包括基于VOP的视频编码、形状编码、运动信息编码、纹理编码与分级编码。     

一种基于运动背景的视频对象分割算法

随着MPEG-4和MPEG-7的研究发展,基于内容编码和面向对象的存取和交互技术日益得到人们的重视,视频分割技术正在成为当前视频研究领域的热点之一,但是,目前的分割研究大部分是在没有全局运动的情况下进行的,对于运动背景下视频对象的分割研究还不多.为此,提出了一种新的基于改进分水岭和光流的视频分割算法,即先将原始图像使用改进的分水岭算法标记成不同的灰度区域,然后以光流法得到的对象运动信息作为评判准则,将这些区域分别归类于前景对象和背景,达到从运动背景中分割出前景对象的目的.仿真实验表明,此算法能够较精确地分割出视频对象.     

高效率视频编码快速模式判决算法

为了降低高效率视频编码(HEVC)的编码复杂度,提出一种新的快速模式判决算法.考虑到视频帧的纹理特性和编码中所采用的量化参数影响最优编码单元(CU)模式的选择,首先提取前一帧的平均分割层数和其最大编码单元(LCU)的最小分割层数来预测当前帧对应位置处LCU的最小分割层数,以跳过部分大块CU的模式判决;然后计算当前CU的运动矢量差值和预测残差系数来决定CU的最大分割层数,以避免小块CU的模式判决.实验结果表明,与原始的HEVC编码方法相比,高效率视频编码快速模式判决算法可平均降低51％的编码复杂度,而编码比特率平均只上升了0.69％.     

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.      

采用HEVC的视频内容认证

提出一种基于高效视频编码(HEVC)的视频内容认证算法.根据图像纹理特征产生特征码,将特征码用于修改帧间8×8编码单元的分割模式、帧间预测模式和运动向量,并保留最佳的编码单元分割模式及相应的预测模式和运动向量.实验结果表明:该算法对视频质量影响很小,嵌入水印后码率的变化也很小;同时,该算法具有较好的脆弱性,可以用于视频认证.     

基于时间轴小波变换的运动对象分割算法研究

对时间轴一维小波变换的视频运动对象分割算法进行了研究。将视频序列进行时间轴一维小波变换,利用变换后的高频帧信息提取出初步的运动掩模图像;进行数学形态学后处理,以消除各种噪声的影响和对象的不连通性,得到理想的运动掩模图像。实验结果表明该方法分割效果较好,分割出的运动对象可直接应用于基于对象的视频编码,且算法耗时较少。     

一种改进的任意形状视频对象纹理编码算法

提出了一种改进的基于视频对泉的纹理编码算法．该算法在部分等级树集分割算法的基础上,充分利用视频对象的形状信息,在构建不重要集合列表时,仅仅对对象内部的小波变换系数进行处理,对对象外部的小波变换系数不作处理．通过这种改进,有效地去除了冗余的元素,使得在具有相同压缩比的条件下,该算法恢复图像的质量有了明显提高．仿真实验结果验证了该算法的有效性．     

基于内容的视频编码系统的设计与实现

设计基于内容的视频编码系统.通过对视频数据的结构和特点的分析,着重描述视频编码系统4个重要组成子模块:场景分析、形状编码、运动编码以及纹理编码子模块的实现,描述本系统中重要对象的数据结构.深入介绍系统中各模块使用的一些新方法:多帧多特征自动提取运动图像的方法,图像填充技术,离散小波变换的方法.设计并实现了功能较为齐全的基于内容的视频编码系统.     

基于视差和变化检测的立体视频对象分割

立体视频对象分割是新一代视频编码、视频检索、互联网多媒体交互等新兴领域的关键技术.该文提出了一种融合多种信息的立体视频对象分割算法,首先采用基于边缘特征约束的视差估计方法,获得了可靠的视差场,再利用视差信息对视频对象进行了初始分割,在此基础上结合帧间变化检测的信息对视差分割结果进行修正.实验结果表明,本算法对有重叠的多对象具有良好的分割效果,得到了较精确的视频对象.     

基于时间轴小波变换的运动对象分割算法研究

对时间轴一维小波变换的视频运动对象分割算法进行了研究。将视频序列进行时间轴一维小波变换，利用变换后的高频帧信息提取出初步的运动掩模图像；进行数学形态学后处理，以消除各种噪声的影响和对象的不连通性，得到理想的运动掩模图像。实验结果表明该方法分割效果较好，分割出的运动对象可直接应用于基于对象的视频编码，且算法耗时较少。     

MPEG-4形状编码研究

MPEG-4标准实现了从基于像素的编码向基于对象和内容的编码的转变．标准中引入了视频对象平面（VOP）的概念，每个VOP即是一个语义意义上的对象或感兴趣的对象内容，VOP具有形状、纹理和运动三种属性，其中形状编码是MPEG-4与传统视频编码标准的最大区别．通过对MPEG-4的研究探讨，提出一种基于边缘轮廓的形状编码方法：改进的Freeman链码法，将它与传统的链码方法从码长、链码长度、是否独立于旋转操作、链码总位数四个方面进行了比较，给出比较分析结果．     

一种基于背景记录和变化检测的视频对象分割算法

MPEG—4引入视频对象的概念，以支持基于内容的操作．视频对象分割是MPEG—4成功与否的关键因素之一．该文提出了一种基于背景记录和变化检测的视频分割算法．通过背景记录，它可克服常规的变化检测算法存在的对阴影和亮度变化敏感的缺点．实验结果表明，它可应用到各种视频序列，并能快速得到准确的分割结果．     

基于数学形态学的图像序列分割

提出了一种适合于极低传输比特率视频编码应用、基于数学形态学的图像序列分割方法。为了适当地利用相邻帧间的时间关系，提出了采用运动估计技术的时间递归形态分割方法。     

H.264/ACV标准中的熵编码技术研究

H.264/ACV标准压缩系统由视频编码层（VCL）和网络适配层（NAL）两部分组成。在视频编码层VCL中的熵编码（entropy coding）技术采用基于内容的自适应变长编码CAVLC与—致变字长变码UVLC相结合的编码和基于内容的自适应二进制算术编码CABAC。自适应的算术编码可以使编码器自适应采用动态的符号概率统计,因此可以利用已编码符号的概率统计使算术编码更好地适应当前符号的概率,从而提高编码效率。     

采用HEVC的精细可分级编码

针对新一代的视频编码标准HEVC(high efficient video coding),提出一种改进的精细可分级编码方案.该方案的基本层采用HEVC的编码器,提高了基本层的编码效率;通过统计编码单元的分割方式,自适应找到图像中的细节区域;采用选择增强技术,提高细节区域的图像质量.实验结果表明:编码方案能够精细匹配信道带宽的变化,且基本层与增强层相互独立,不会带来误差传递;利用HEVC编码单元的分割方式,可以自适应找到视频序列图像中的细节区域,对运动区域进行提升,视频图像的主观质量有了很大的改善.