基于DCT統(tǒng)計特性的殘差編碼方法研究.pdf

1、視頻壓縮技術(shù)是多媒體通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著數(shù)字電視、網(wǎng)絡(luò)流媒體和DVD技術(shù)的廣泛應(yīng)用,視頻壓縮技術(shù)已經(jīng)成為廣播和娛樂媒體最基本的組成部分。視頻壓縮技術(shù)的廣泛應(yīng)用源于它能很好地解決視頻數(shù)據(jù)的存儲和傳輸兩大問題。視頻信息之所以能進(jìn)行壓縮,是由于視頻信息本身通常存在很大的冗余,它主要包括靜態(tài)單幀圖像在空間上的冗余和動態(tài)圖像序列在時間上的冗余等。
　　視頻編碼的基本思想是去除視頻圖像中的冗余信息。為了去除圖像的冗余信息,各種視頻編碼方法

2、應(yīng)運(yùn)而生。其中,離散余弦變換(DCT,Discrete Cosine Transform)的作用是盡其所能地去除了圖像的空域冗余;運(yùn)動估計/補(bǔ)償?shù)淖饔檬怯行У孟曨l序列的時域冗余。本文從DCT統(tǒng)計特性出發(fā),針對DCT對運(yùn)動殘差編碼效率低下的問題,提出多種改進(jìn)的DCT和運(yùn)動估計方法,從而提高了運(yùn)動殘差的編碼效率和編碼速度。具體的研究工作如下:
　　1.針對DCT對運(yùn)動殘差編碼效率較低的缺陷,提出了一種DCT域運(yùn)動殘差的分類運(yùn)動補(bǔ)償

3、算法。該算法將運(yùn)動殘差中所有量化DCT系數(shù)分為I/P系數(shù)兩類。對于I系數(shù),直接傳送編碼塊中對應(yīng)位置的量化DCT系數(shù)(幀內(nèi)模式);對于P系數(shù),則傳送殘差的量化DCT系數(shù)(幀間模式)。通過分類運(yùn)動補(bǔ)償替換后的殘差能量大幅降低。在MPEG-4編碼實(shí)驗中,新算法的主觀圖像質(zhì)量較常規(guī)算法有較大提高(客觀圖像質(zhì)量PSNR提高2dB以上),表明新算法能有效地提高殘差編碼效率。
　　2.針對背景靜止和前景緩慢移動的視頻序列編碼方案中全零塊較多的問

4、題,給出了一種基于MSE匹配法則的全零塊判決條件。該判決條件能在DCT之前檢測出絕大多數(shù)全零塊而節(jié)省DCT、量化等步驟。通過MPEG-4下實(shí)現(xiàn)的快速運(yùn)動估計編碼算法及其實(shí)驗表明,改進(jìn)算法在不降低編碼質(zhì)量的條件下比常規(guī)算法最大能節(jié)省65.7％的整體編碼時間。
　　3.針對殘差系數(shù)在空間域和DCT域均符合拉普拉斯(Laplacian)分布,提出了一種零值量化DCT系數(shù)預(yù)判算法。通過該算法,能夠在DCT之前對每個量化DCT系數(shù)進(jìn)行零值預(yù)

5、判。通過頭肩序列的實(shí)驗表明新算法能檢測出幾乎所有的全零塊,而不會造成圖像質(zhì)量的降低,且整體運(yùn)算復(fù)雜度優(yōu)于常規(guī)算法。
　　4.針對基于Laplacian分布模型的量化DCT系數(shù)預(yù)判零算法采用蝶形DCT運(yùn)算時遇到的瓶頸――由于預(yù)判為非零的DCT系數(shù)過于分散而影響了蝶形運(yùn)算的效率。通過分析殘差量化DCT系數(shù)塊截斷點(diǎn)的統(tǒng)計特性和蝶形DCT算法的特點(diǎn)后,提出了一種量化DCT系數(shù)塊截斷法則,通過該法則能在DCT之前確定塊截斷點(diǎn)的位置并對不同的