H.264预测编码关键技术的研究分析

H.264是目前最新的视频编码标准,相对于以前的ITU-T视频编码标准和mpeg序列标准具有更高的压缩效率.编码效率的提高主要归根于精确的帧间预测编码,其中包括多种块模式,多参考帧运动估计和分数像素精度3种新技术的采用.对这些帧间预测编码技术进行研究和分析,主要是分析这些技术与H.264基本配置之间的比较.     

基于相邻帧相关性的帧间宏块模式选择算法

H．264/AVC 在帧间运动估计/补偿编码过程中定义了7种帧间编码模式,并采用率失真优化全遍历策略来选择最优模式,这使计算复杂度急剧增加．针对这一问题,阐明了需对如何准确、快速地对块预测模式做出选择进行相关的研究．并就利用自然图像序列中相邻帧所表现出的强相关性提出了一种快速的帧间编码模式选择算法,通过计算部分编码模式来减少计算的复杂性．实验结果表明,该方法平均节省时间约18%,比特率平均下降约0．02%,而 PSNR 平均仅仅降低0．02dB．     

基于关联网络模型的H.264/AVC运动矢量调制信息隐藏检测方法

H.264/AVC运动矢量信息隐藏方法具有较大的嵌入容量,同时对重建帧的视频质量引入的附加失真较小,是一种重要的H.264/AVC视频信息隐藏方法.针对该种信息隐藏方法提出了一种隐写分析方法.由于视频帧中物体的完整性和物体在帧间运动的连续性,H.264/AVC时域及空域中相邻编码宏块的运动矢量存在一定的相关性.据此,建立了用于运动矢量隐写分析的时空相邻宏块运动矢量关联网络模型.通过对关联网络进行剪枝得到强相关网络,并对强相关网络中顶点之间的相关性进行了量化表示,从而提取了用于隐写分析的特征向量,结合支持向量机(support vector machine,SVM)构建了隐写检测器.实验表明,与现有的隐写分析算法相比,该文方法具有更好的检测性能,检测准确率均超过90%.     

基于硬判决BICM-ID系统的性能研究

对三种映射方式(SP,MIXED,GRAY)下的BICM-ID系统的性能做了分析和估计,得出MIXED映射性能最佳.在MIXED映射下,研究了不同卷积码编码状态数、不同帧长以及信道状态信息(CSI)对系统性能的影响.仿真结果表明,在AWGN信道和Rayleigh信道下,增加卷积码编码状态数或增加帧长都会带来性能的增益;在Rayleigh信道下,有CSI性能要好于无CSI时性能.     

基于URQ模型的I帧码率控制

当目标码率较低时,在编码视频序列中周期性地插入I帧,会导致重建视频播放时出现“闪烁”现象. 为提高I帧重建质量,抑制“闪烁”,提出了一种基于URQ模型的I帧码率控制算法. 首先根据图像的运动趋势和复杂度将I帧划分为运动区域、图像复杂区域和平坦区域;然后依据人眼视觉系统对不同区域“闪烁”的敏感性,为视觉敏感区域分配更多的码率,其他区域分配较少码率;最后,利用URQ模型计算编码所需的量化参数值,实现对I帧的码率控制. 实验结果表明,所提算法能够在保证码率控制精度的前提下,有效抑制由于周期性插入I帧导致的视频“闪烁”现象,提高重建视频的整体主客观质量.     

面向多视点视频编码的宏块级码率控制

联合视频专家组针对多视点视频编码提出了JMVM参考模型,但该模型没有给出有效的码率控制方案. 该文提出一种多视点视频编码码率控制算法,分4 层进行比特分配和码率控制. 先根据相关性函数在视点间合理分配码率实现GOP(group of pictures)层的比特分配,然后根据分层B图像比特分配策略实现帧层的比特分配,最后根据拉普拉斯率失真模型实现宏块层的码率控制. 与JMVC 1.0相比,该算法能在保持图像质量的前提下进行精确的比特分配和码率控制.     

云天背景下的运动目标检测

针对云天背景条件下运动目标的检测问题，在传统的帧间差阈值法的基础上，运用隔帧差分的方法。通过差分前后的2次滤波，根据图像的连通性原理，精确地提取出运动目标的轮廓。     

分级中快速层间帧内预测

针对空间可分级视频编码中编码复杂度高、计算量大的缺点,利用编码层间的模式相关性,提出一种快速层间帧内预测算法.本算法通过分析编码层之间的模式分布规律,由基本层信息指导增强层编码,减小增强层中备选模式数量,从而提高编码速度.实验结果表明,在PSNR和比特率微小变化的情况下,该方法使编码时间平均下降了34.48%,有效提高...     

AVS快速立体视频编码新方法

提出一种基于AVS(audio video coding standard)的快速立体视频编码方法,对左路参考图像使用AVS编码器编码,对右路目标图像同时在时间域和空间域进行预测. 使用两级神经分类器来快速确定预测模式,第1 级分类产生对每一个大块的不同分割块,第2 级分类在运动估计或视差估计中选出最合适的预测源,并设计了改进的SAD(sum-of-absolute-differences)算法用以计算视差. 实验表明,该文提出的方法能节省80%的时间,引起的质量下降可以忽略,而占用的编码字节数仅多出7%左右.     

结合地理参数的航拍视频实时拼接算法

针对现有航拍视频拼接算法存在的计算速度慢及累积误差大等问题,提出一种结合地理参数的航拍视频实时拼接算法.根据地理参数对相机运动模型进行分解,完成视频帧间的实时配准.估计视频每帧的主运动方向,并对现有单一主方向的流形拼接算法进行改进,将其拓展到任意方向.依据地理坐标局部修正拼接条带,保证拼接图像与真实地理位置一一映射,减少累积误差.仿真与真实航拍视频的拼接结果证明了该算法的准确性和准实时性,对640×480像素视频的拼接速度达到25帧/s.     

基于帧间单映变换的视频序列超分辨率重建

针对帧间单映变换的视频序列提出了一种超分辨率重建算法。首先在最小二乘的基础上给出超分辨率重建的数学模型;其次采用基于模型的等级估计法估计相邻帧的单映变换矩阵;然后采用基于RANSAC的特征点匹配方法对非相邻帧进行带指导的改进估计,使其能够达到要求的亚像素级精度;最后运用共扼梯度算法进行迭代重建,并详细讨论了主要的矩阵向量乘法计算。实验结果表明该算法的重建相当有效。     

H.264中一种新的运动估计快速搜索算法

H.264是新一代视频压缩编码标准,具有很高的压缩率,但其算法的复杂度较高,其中运动估计部分耗时最多.为了减少运动估计的时间,较详细地介绍了一种新的快速搜索算法,通过与传统的搜索算法的实验比较,可以看出新的快速搜索算法不但大大缩短了运动估计的时间,而且可以得到优质的图像,具有很高的应用价值.     

三维复杂运动模式航迹推算惯性导航室内定位

在微机电惯性测量单元(micro-electro-mechanical system-inertial measurement unit, MEMS-IMU)人体室内定位技术研究领域中,行人航迹推算法(pedestrian dead reckoning, PDR)具有计算简便、对传感器精度要求低的优点,得到了较为广泛的应用,但传统的PDR 研究通常只针对单一的二维前进行走运动模式,这与人体实际的三维复杂运动模式相距甚远. 该文从人体三维室内定位研究角度出发,通过10 轴MEMS 传感器采集人体运动原始信息,提出了三维复杂运动模式航迹推算法. 首先使用双零点交叉区间内的峰值双轴检测法与俯仰角检测法来检测5 类非行走运动模式,排除其对有效跨步检测的干扰;其次使用相位反转法与气压值突变法区分3 类行走运动模式,提取出不同类型的有效跨步;最后针对每一个有效跨步求解出人体位置的三维坐标值,完成人体三维室内定位. 实验表明,所提出的三维复杂运动模式航迹推算法在人体实际室内运动中,相较传统的峰值检测和零点交叉法PDR,水平定位精度提升了99%,并且高度定位精度可以达到92.4%.     

H.264快速运动估计算法研究

在对EPZS和UMHexagonS快速运动估计算法分析研究的基础上,提出一种改进的运动估计算法.该算法采用UMHexagonS的多层次搜索思想,对EPZS算法的钻石模形作适当的变形,有效降低了运动估计的时间.分别应用FS、EPZS、UMHexagonS和改进算法对3种典型的标准图像序列进行测试.测试结果表明,改进算法的图像质量虽略有下降,但运动估计的时间只是FS的30%～40%,EPZS的70%～90%,UMHexagonS的85%～95%.     

基于降低分辨率模型视频代码转换的研究

基于降低分辨率的视频代码转换模型,对运动矢量和宏块类型进行了精简.提出一种基于量化误差的自适应运动矢量模型,从而减小了搜索域,使最佳化输出运动矢量能进行快速运动估值.该方法在视频图象质量没有明显失真的前提下,改善了计算复杂度.     

同轴三盘研磨方式钢球研磨运动学方程及其解

本文采用解析法，建立了钢球的一种新型研磨方式──同轴三盘研磨方式的钢球研磨运动学方程，并求得其解析解．从而为统一分析比较同轴二盘和三盘两种研磨方式的钢球研磨运动规律提供了理论基础．     

脉搏动态图像的光流运动分析

采用一种自主研制的图像化脉搏传感器,在单个CCD摄像头固定的情况下采集脉搏动态图像.以Lucas-Kanade算法为基础建立运动估计方程,并使用图像金字塔结构快速有效地搜索反映脉搏运动的光流场,获取多维脉搏信号.实验结果表明了该方法的有效性,为进一步实现脉搏触觉信息分析奠定了基础.