应用多恰可感知失真等级的视频感知编码

为了对视频编码中的视觉感知冗余进行充分挖掘,提升视频的主观质量,根据人眼感知特性对视频内容进行分类,建立了一种更符合人眼感知的多恰可感知失真等级视频感知失真测度模型,并将其应用于高效视频编码(HEVC).通过改善传统编码器的比特分配方式,对帧内编码帧与帧间编码帧分别进行处理,根据重分配的比特更新量化参数(QP),实现了视频感知编码.实验结果显示:与HEVC标准测试模型(HM)中的方法相比,提出的算法能够在近似同等的码率下获得更好的视频主观质量.     

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。     

基于神经网络的视频量化参数预测研究

神经网络在信息预测中有着广泛地应用．介绍一种神经网络和MPEG-4的率失真模型相结合的视频帧量化参数预测方法．实验结果表明，利用人工神经网络的强预测性和高容错性，提高了视频编码中量化参数的预测效果．在MPEG-4校验模型中，使用本方法取代MPEG-4的率失真模型对视频序列Akiyo的前300帧量化参数进行预测，并用于量化编码，在同等条件下，视频序列的编码帧数增加了6．7％，同时，预测时间和图象复原质量没有受到明显影响．     

新一代通用视频编码标准H.266/VVC:现状与发展

相比于上一代标准,新一代通用视频编码标准(H.266/VVC)在同等质量下能够节省大约50%的码率,且适用于多种多样的视频应用场景。论文从H.266/VVC的关键技术出发,对标准的现状、实现和应用发展进行深入探讨。H.266/VVC沿用既往标准中的双层码流体系和混合编码框架,针对帧内预测、帧间预测、变换、量化、环路滤波等所有主要编码模块进行了技术革新,并为屏幕内容视频等应用提供了高效的专用编码工具。H.266/VVC标准目前已处于实用化阶段,官方参考软件VTM和开源编解码器VVenC/VVdeC是目前最具代表性的软件编解码实现。对H.266/VVC的性能分析可以看出：H.266/VVC针对高分辨率视频取得的编码增益更为突出;主要编码工具对性能的贡献通常以复杂度为代价,但也有部分编码工具在提升编码性能的同时可降低整体编码复杂度。H.266/VVC的硬件实现面临诸多挑战,发展明显滞后于软件实现,现有研究主要集中在对具体编码模块的硬件加速方面。H.266/VVC标准发布之后,下一代视频编码标准的发展目前仍围绕混合编码框架进行探索,聚焦在两大方向：超越VVC的增强压缩关注更为先进的、非神经网络...     

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...     

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％.     

利用空域和时域信息自动分割MPEG-4视频对象

从视频序列中分割出视频对象是实现基于内容压缩编码方法的关键，该文提出了利用空域和时域信息实现MPEG-4视频对象的自动分割方法，利用相邻两帧的帧差和当前帧的纹理、颜色信息及面部定位、梯度滤波等技术，实现目标的初始化，再利用快速Hausdorff距离法跟踪目标．处理结果表明，该方法对处理相对静止的头肩序列图像具有较强的稳定性，处理速度较快，能取得较好的分割效果。     

一种面向新型视频编码器的快速算法

为降低多功能视频编码标准(VVC)编码的复杂度,提出一种面向VVC的帧内快速编码算法.首先,根据视频内容的时空域相关性,使用反向传播(BP)神经网络对CU的划分深度进行预测;然后,使用统计概率对CU的划分模式进行选择;最后,编码时跳过不必要的划分模式以节省编码时间.实验结果表明,与原始编码器相比,该算法平均可节省59.82%的编码时间,且在同等编码质量情况下比特率的平均增加值(BDBR)仅为2.05%.     

H.264/AVC网络视频编码失真评估的比特流层模型

为了实现对采用H.264/AVC标准编码的网络视频质量的实时监测,提出一种评估视频编码质量的比特流层模型.该模型无需完全解码,只通过简单解析视频的量化参数、编码比特率以及运动矢量等信息评估视频流质量.首先,通过主观评估实验分析确定量化参数与视频编码失真的基本关系模型,然后利用量化参数和编码比特率预测视频的空间复杂度,利用运动矢量信息预测视频的时间复杂度,并结合空域掩盖效应和时域掩盖效应建立起一个能够反映人视觉特性的视频质量评估模型.实验结果表明,与解析码流的无参考网络视频质量评估模型相比,利用该模型得到的客观质量分数与主观质量分数的皮尔森相关系数提高了0.0160,均方根误差下降了0.0797.     

中文文本屏幕内容图像通用视频编码标准编码感知失真研究

为了探索最新一代通用视频编码标准(versatile video coding, VVC)对中文文本屏幕内容图像(text screen content image, TSCI)感知质量的影响,设计图像主观观测实验并基于VVC混合编码框架原理研究了中文TSCI的VVC编码感知失真。构建中文文本屏幕内容图像数据库(Chinese text screen content image dataset, CT-SCID),设计图像主观观测实验,分析VVC引起的中文TSCI感知失真类型及其发展路径;结合VVC的混合编码框架原理,理论分析并实验验证影响VVC编码的中文TSCI感知失真程度的因素;总结当前代表性的屏幕内容图像质量评价方法在中文TSCI VVC编码感知失真评测上的性能表现。实验结果表明：字体大小和对比度是影响中文TSCI VVC编码感知质量的重要因素,且中文TSCI的字体越小、对比度越低时,图像的感知质量等级越低;当前代表性的屏幕内容图像质量评价方法均无法给出完全符合人眼感知特性的质量评价结果。研究对于后续开发适用于中文TSCI的感知质量评价方法、高效编码方法等具有指导意义。     

自适应块区域 DWT 低码率视频编码算法的研究

为了降低低码率视频编码算法的块效应与环效应，提出了一种基于块区域子波变换和重叠运动补偿的视频编码算法。通过分层游动窗块区域形成算法检测出帧间预测误差场的高能量区域，仅对这些区域进行子波变换和量化，有效节省码率，或在保持码率不变的条件下，有效的降低振荡环效应；根据人类视觉系统（ＨＶＳ）的空－频和时－频特性，给出基于ＨＶＳ的量化模型，以期在信噪比约束下获得最好的主观测试质量。模拟结果表明，对于公共交互格式（ＣＩＦ）图象，在低码率和甚低码率下仍能得到满意的图象质量。该算法可以应用于低码率视频会议系统中。     

网络视频质量包层评估模型研究

为了实现对网络视频质量的实时监测,提出一种包层视频质量评估模型.该模型无需对视频载荷信息进行解码,只通过分析视频包头信息评估网络视频的质量.首先,分析包头信息获取压缩码率、帧率、每帧编码比特数、丢包数目和丢包位置等信息,利用压缩码率和Ⅰ帧的平均编码比特数预测视频内容的运动特性,在此基础上结合视频帧编码类型及视频内容运动特性预测视频流的编码失真和丢包失真并最终建立包层质量评估模型.实验结果表明,相比国际标准G.1070模型和G.1070增强模型中的视频质量评价方法,通过该模型得到的视频质量与视频主观质量的皮尔森相关系数分别平均提高了0.087和0.065,同时均方根误差降低了0.219和0.164.该模型具有良好的性能,可以准确地评价网络视频质量.     

移动无线互联网接入中视频编码码率的控制策略

建立了用于接入移动无线互联网的视频编码转换模型,提出了自适应运动矢量估值方法.将编码转换码率控制分为图像层控制和宏块层两级,首先对每帧图像的编码比特数进行预分配,然后采用小波变换系数来表征图像特征,为帧内不同特征的宏块选用不同的量化因子,提出一种新的码率控制策略.模拟实验结果表明该方法在视频图像质量没有明显失真的前提下,提高了视频编码转换速度;编码转换输出码流和编码转换缓冲区占用量较稳定,重建图像的信噪比得到明显的改善.     

丢包网络中鲁棒的视频码率控制算法

在率失真统计分析的基础上，提出了一种丢包网络中联合控制图像级量化参数和最佳宏块编码模式选择的优化算法．该算法克服了以往码率控制方法和误码复原技术互不关联的弊病，利用Lagrange数乘理论，在给定的受限码率下求得最优的图像量化参数和帧内刷新率，使得视频信源编码和信道传输总失真最小．实验结果表明，本算法能够获得比传统算法更高的性能增益．     

基于DCT系数分布特性的视频编码码率控制策略

根据缓存器的状态和信道速率为待编码帧在图像层上预分配目的的视频编码比特数,使用DCT系数分布特性来表征图像特征,继而为帧内每一具体宏块选定最佳量化因子,提出了基于DCT系数分布特性的码率控制策略。并分析了算法的复杂度,提出了改进策略。模拟实验表明,该码率控制策略能有效地减少、避免缓存器出现上、下溢的情况,而输出码率趋于稳定。提高重建图像的信噪比,并且在视频图像质量没有明显失真的前提下,改进了计算复杂度。     

一种改进的三维小波视频编码

考虑到三维小波变换系数沿时间频带和空间频带的统计特征变化不同,首先定义了一种分级时-空小波树,以有效利用帧内相关性与帧间相关性的差异,提高对时间低频子带内的空间高频子带的小波系数编码效率,然后将它应用到修正的三维SPIHT（Set Partitioning In Hierarchical Tree)编码算法中,进而提出了一种改进的三维小波视频编码器,低比特率的测试结果表明,改进后的三维SPIHT视频编码器性能上优于H.263.同时,该编码器也具有渐近式传输所期望的嵌入特性,可以实现比特率精确控制,满足 定速率传输视频应用的需要。     

适用于不等保护的自适应视频编码方法

为了提高视频编码效率,同时便于设计有效的不等保护方法,提出一种同时考虑视频内容空间特性和时间特性的视频编码方法.首先确定可表征宏块内容空间特性和时间特性的参数,然后确定反映宏块与空间邻近及时间邻近宏块之间相关性强弱的加权因子,最后将宏块划归到对恢复视频质量影响较大的重要slice组或一般slice组进行编码.与不考虑视频内容特性的编码方法相比,该方法不但可以进一步提高编码效率,而且更有利于识别对恢复视频质量影响较大的宏块,以便利用不等保护方法对这些重要宏块提供较多的保护.实验结果表明,在编码比特率相近的条件下,该方法对恢复视频质量平均提高了0.22 dB和0.46 dB,且在slice组具有相同大小的前提下,该方法定义的重要slice组对恢复视频质量平均提高了1.52 dB和1.20 dB.     

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。     

基于背景模型的AVS-S编码

为提高监控视频的编码效率,在AVS监控伸展档次的编码框架下,提出一种新的背景帧更新方法,即迭代更新均值法.根据某一像素在前景区域和背景区域出现频率不同的原理来确定该像素点在某一帧中的性质.通过在监控视频Crossroad,Overbridge和Classover的测试比较,得到不同性质的像素点对应的背景模型像素值.结果表明,慢速运动物体难以从背景中消除的缺点得到一定程度的改进,同时加强了背景信息的完整性和提高了背景帧的质量.在同等码率和相同峰值信噪比的条件下,相比于AVS基准档次方法平均节省码率为43.283%,平均提高峰值信噪比1.186dB,其监控视频的编码效率也得到了提升.     

基于视频编码流的视频传输端到端失真度估算

研究了基于信源量化、信道错误和差错隐藏的视频传输端到端失真问题.提出了一种基于视频编码流结构的端到端失真度估算方法.采用帧间递归,以宏块为单位根据信道平均误比特率和视频编码信息在编码器端实时估算端到端失真.仿真结果表明,对于绝大部分视频测试序列,在不同信道误比特率下,该方法模型估算的平均相对偏差小于8%,平均绝对偏差控制在0.9 dB以内,准确度高,为基于率失真或联合功率率失真优化中的失真估算提供一个有力的工具.