三维和二维平移运动估计算法分析研究

运动估计和补偿预测编码是视频编码标准中的一项关键技术,其核心问题在于如何利用当前帧和参考帧来估算运动矢量.文章结合H.264/AVC视频编码标准的新特征,对传统运动估计和运动补偿算法和三维平移运动估计和算法进行了分析.通过计算复杂性的分析,认为在视频预测编码中,可以根据视频编码要求,采用二维运动估计或三维平移运动估计,提高压缩编码性能.     

自适应运动矢量精度在插值算法中的应用

根据对H.26L视频图像编码算法的研究，提出了一些新的有效的编码方法。在运动估值和运动补偿方面，采用立方卷积插值算法替代双线性插值以获得更高的估值精度，并提出混合插值与自适应运动矢量精度（AMVA）相结合的算法，着重就平均峰值信噪比、压缩效率和主观图像质量做了分析和比较。从实验结果看，算法获得了满意的效果，实现的H.26L软件编解码器在压缩比方面较H.263软件编解码器有明显提高，具有较大的实用价值。相信所做的工作对甚低码率视频图像编码的实际应用和推广将起到一定作用。     

一种高效低时延的多视点分布式视频编码

分布式视频编码是一种可以将编码端复杂度转移到解码端的视频编码方式.多视点分布式视频编码在视点内部大都采用运动补偿内插法来降低时间冗余,但是因为运动补偿内插法的解码顺序与视频顺序不一致,从而导致视频解码出现时延.因此,基于运动补偿外推法提出了一种高效低时延的多视点分布式视频编解码方法.此外,一般运动补偿外推法的重构质量要低于运动补偿内插法.在使用运动补偿外推法降低时间冗余的基础上,使用视差矢量内插法降低视点间冗余,经过融合算法提高重构质量.实验证明,所提出的这种高效低时延的多视点分布式视频编码,在重构质量相当的情况下,解码时间降低了0.3s.     

基于Motion Skip模式的低时延随机访问多视点视频编码方法

为了实现多视点视频编码的低时延随机访问,优化多视点视频随机访问性能,提出一种改进的多视点视频编码方法.该方法首先修改anchor帧图像视点问的预测关系,将视差补偿预测应用于anchor帧图像,而对non-an-chor帧图像仅采用运动补偿预测;其次,根据视点间图像的运动信息具有高度相关性原理,对non-anchor帧图像应用基于自适应运动矢量精细化的Motion skip模式来优化其运动补偿预测性能.实验结果表明,文中所提的多视点视频编码方法在保证高压缩效率的前提下,具有较低的计算复杂度,并提高了视点的随机访问性能.     

基于视频抖动的灰度投影稳像算法

针对抖动导致车载视频图像失真的问题,将图像区域等分的思想与灰度投影算法融合,获得一种利用局部运动矢量估算全局运动矢量的方法;借助图像的全局运动矢量和滤波的思想,利用运动矢量偏差补偿抖动对图像失真的影响,获得一种稳像算法。数值实验结果表明,该稳像算法对于提高车载视频图像的稳定性具有好的效果。     

舰船图像序列的电子稳像技术

针对船载摄像系统获取的图像序列抖动的问题,提出一种基于信息融合的电子稳像方法,对因风浪作用产生晃动的视频图像序列进行稳定处理,使输出的视频图像序列稳定而清晰.基于信息融合的电子稳像方法是指在运动估计过程中,对于传感器获取的运动矢量与软件算法获取的运动矢量进行信息融合,得到更为准确和有效的运动矢量,并对视频图像序列进行补偿的一种方法.给出采用软件方法、硬件方法和信息融合3种方法获取运动矢量,进行补偿得到的结果.与参考图像进行比较分析,结果表明信息融合的方法可以使稳定精度大大提高,更适合人眼观察.     

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.     

基于分块灰度投影的无人飞行器视频稳像方法

针对传统灰度投影算法局部运动影响全局运动矢量估计精度的问题,结合无人飞行器航摄视频图像的特点,提出一种适用于无人飞行器的视频稳像方法. 该方法将图像划分为若干子区域,剔除灰度特征不明显和物体局部运动等影响全局运动估计精度的子区域,对保留的子区域分别采用灰度投影法计算运动矢量,由局部运动估算出图像的全局运动矢量,经过运动决策,将运动补偿矢量应用于图像补偿,获得稳定的视频图像. 对真实无人飞行器航摄视频稳像实验结果表明,该算法稳像准确度与块匹配全搜索算法相当,而单帧稳像时间只有块匹配全搜索算法的1/3,在准确性和实时性方面均优于传统灰度投影算法.      

基于运动轨迹的视频三维小波变换方法

将运动矢量估计与三维小波变换相结合用于视频信号压缩 .这种方法在对序列作时域上的一维变换时 ,是对各帧中由运动矢量联系起来的一条运动轨迹上的像素进行 .由于在实际情况中 ,通过运动矢量联系而形成的像素运动轨迹是任意长度的 ,这就需要对任意长度的像素串作一维小波变换 .此文在二代小波提升算法基础上 ,通过修改边界延拓方法获得一种任意长度信号的小波变换算法 ,并将其用于基于运动轨迹的视频时域小波变换 .实验结果表明 ,对于运动幅度大的视频序列 ,这种方法可以获得比常规三维小波变换编码高的压缩性能 .     

基于像素特征的运动块补偿算法

提出一种基于像素特征的运动块补偿算法.该算法充分利用视频图像的亮度特征与运动关系,实现了基于目标亮度特征进行分割运动块.同时针对视频图像目标运动特点,求得相应的运动方程,更加准确的反映了目标物体的真实运动,得到较为真实的运动矢量场.实验结果表明,与传统的快速分类搜索(CFS)、全搜索法(FS)相比,使用本文算法得到的视频图像帧,具有更加真实的运动矢量场,并且PSNR值相对CFS大约有20 dB的提高.     

一种基于降采样的块匹配三步搜索改进算法

在视频图像处理中,运动估计对于提高视频信号去隔行和降噪的效果具有举足轻重的作用,是整个运动补偿视频图像处理算法的关键部分.在视频处理芯片的硬件实现中,运动估计的性能和算法复杂度直接决定了芯片的速度、面积和功耗;同时,运动估计在视频图像编码中也同样决定了整个编码算法的效率.在新三步算法的基础上权衡运动估计算法的性能和运算复杂度,提出了一种块内降采样的搜索算法(down-sampled diamond NTSS,DSD-NTSS).该算法利用图像的局部相似性特征,对搜索块的内部像素采用交叉采样方式做块匹配的运算以降低算法复杂度.仿真结果表明,在保证了同等的图像处理质量的情况下,该算法与新三步法相比运算量降低了一半左右;而与全搜索、菱形搜索、三步搜索等其他快速算法相比,该算法在性能和算法复杂度上的综合表现更为优秀.     

基于边界约束的样品视频非对称运动估计方法

针对常规运动估计方法应用到样品视频编码时存在无效搜索点冗余搜索、有效搜索点遗漏的问题,提出基于边界约束的非对称运动估计方法。首先,在原有预定搜索范围的基础上,采用定点统计运动参量的方法对科学仪器的样品视频运动性能进行测试统计,根据统计结果,对视频运动范围设定边界,减少运动搜索点数;然后提出了基于边界约束的非对称搜索模型,依据样品视频的运动特征,优化搜索算法。来自电子探针和电子显微镜的不同样品视频编码实验表明,与多方向搜索算法(MDS)比较,所提方法的运动估计时间缩短了约33%,编码性能保持甚至超过了多方向搜索算法。     

基于HEVC的自适应插值滤波算法

为进一步提高自适应分像素插值算法的视频图像质量,降低计算复杂度,提出一种基于HEVC(high efficiency video coding)的自适应插值滤波算法.该算法首先在新一代视频编码标准H.265/HEVC框架下进行编码,以提高视频编码效率;其次通过滤波器系数对称优化,降低码流所需滤波器系数和解码计算的复杂度.复杂度分析结果表明,与其他算法相比,该算法乘法复杂度最高降低229%,加法复杂度最高降低245%.仿真结果表明,与其他算法相比,该算法对不同分辨率视频序列均具有较好的编码性能及鲁棒性.     

基于起点预测的单位十字快速运动估计算法

复杂且耗时的运动估计运算给实时视频编码系统的实现带来了困难.为提高视频编码的实时性,文中分析了运动矢量的分布特性和空间相关性,提出了一种基于起点预测的单位十字快速运动估计算法.该算法结合提前中止准则,通过块匹配绝对误差比较法来选择起始搜索点,然后采用单位十字搜索模式进行搜索.实验结果表明,在保持图像质量基本不变的情况下,该算法搜索速度是三步法的3～17倍,是菱形搜索法的2～9倍,是自适应十字搜索法的1.19～4.42倍.该算法计算量小,实时性强,易于硬件实现,在小运动序列运动估计方面具有明显优势.     

一种新的基于自组织神经网络的运动估计算法

提出了一种新的基于自组织网络的CFSSOM-VQ运动估计算法,新的帧间预测编码方案采用基于自组织特征映射算法(SOM)的矢量量化(VQ)作为帧间预测,以取代目前常用的运动补偿帧间预测(ME MC).并对SOM算法进行了改进,提出了一种分类频率敏感自组织特征映射(CFSSOM)算法.将该算法应用到会议电视视频编码的实验结果表明,与ME MC算法相比,CFSSOM-VQ算法具有更好的预测编码性能.     

A complexity-scalable software-based MPEG-2 video encoder

With the development of general-purpose processors (GPP) and video signal processing algorithms, it is possible to implement a software-based real-time video encoder on GPP, and its low cost and easy upgrade attract developers‘ interests to transfer video encoding from specialized hardware to more flexible software. In this paper, the encoding structure is set up first to support complexity scalability; then a lot of high performance algorithms are used on the key time-consuming modules in coding process; finally, at programming level, processor characteristics are considered to improve data access efficiency and processing parallelism. Other programming methods such as lookup table are adopted to reduce the computational complexity. Simulation results showed that these ideas could not only improve the global performance of video coding, but also provide great flexibility in complexity regulation.     

基于渐进取样中途停止技术的块运动估计算法

运动估计是许多视频编码标准的重要组成部分,基于渐进取样中途停止技术,提出了一种和各种典型的减少搜索点数目的运动估计方法相结合的运动估计快速算法。通过在FS和TSS算法中使用本方法的实验表明,提出的算法能大大减少运算量,同时保持PSNR性能基本不变。     

双向预测运动补偿及其在数字视频编码中的应用

双向预测法是根据目前活动图象压缩编码方案中所广泛采用的图象组（ＧＯＰ）结构（即包含Ｉ、Ｐ、Ｂ３种类型图象的编码结构）而提出的一种新型的运动补偿方法．论文详细讨论了在数字视频压缩编码中运用双向预测法的各种运动补偿方式．通过对编码效率和实现复杂度的综合比较，给出了一套适于数字视频压缩编码的实用双向预测运动补偿方案．结果表明，双向预测法可显著提高图象编码效率，其运动补偿性能明显优于传统的单向预测法．     

H.264中基于编码模式的自适应重叠块运动补偿

为进一步提高视频压缩效率,该文将重叠块运动预测补偿与H.264视频编码框架中的可变大小块运动预测相结合,根据不同块的编码模式,自适应调整重叠块运动补偿的加权系数。实验结果表明,该文提出的基于编码模式的自适应重叠块运动补偿对于较复杂的序列,在较高目标码率下,最大编码增益可达0.21dB,显著提高了H.264的编码效率。