適于色度圖和深度圖編碼的高效幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、信息技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了信息量的爆炸式增長。信息的表現(xiàn)形式也由基本的文字、廣播，發(fā)展到數(shù)字視頻，海量社交媒體等。在這些信息形式中，數(shù)字視頻因其為用戶提供生動(dòng)直觀的體驗(yàn)而受到大規(guī)模應(yīng)用。據(jù)估算，數(shù)字視頻占據(jù)了現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的70％的網(wǎng)絡(luò)流量。
　　數(shù)字視頻可以簡單的劃分為二維(2D)視頻和三維(3D)視頻兩大類。2D視頻由時(shí)間上連續(xù)的色度圖像組成;進(jìn)一步，3D視頻由在不同空間角度獲得的2D視頻及其對(duì)應(yīng)的深度信息組成。數(shù)字視頻所需的信息

2、量巨大。對(duì)于一幅分辨率為1920×1080，幀率為25幀/秒的2D視頻而言，每秒所需傳輸或存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量是414M比特，而對(duì)于3D視頻而言，其數(shù)據(jù)量更是2D視頻的數(shù)倍。因此，數(shù)字視頻面臨的最重大挑戰(zhàn)是如何利用有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬使數(shù)字視頻能夠高質(zhì)量地傳輸?shù)浇K端用戶。
　　為降低數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，ISO/MPEG、ITU/VCEG已經(jīng)指定多套視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，比如，MPEG-x系列，H.26x系列。在此基礎(chǔ)上，MPEG和VCEG

3、又聯(lián)合制定了H.264/AVC視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)。H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)在壓縮效率上與已有標(biāo)準(zhǔn)相比有大幅度提升，但伴隨著較高的算法計(jì)算復(fù)雜度。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織正在制定新一代高性能視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)(HEVC)，重點(diǎn)在提高視頻編碼性能及三維立體視頻編碼效率方面。
　　在各種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中，幀內(nèi)編碼技術(shù)都是不可或缺的。H.264/AVC的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊提供多種模式選擇方法和塊大小種類，保證了編碼的高壓縮性能，但同時(shí)令編碼具有較高復(fù)雜度。因此，研究幀

4、內(nèi)預(yù)測(cè)性能的提升是該標(biāo)準(zhǔn)研究的重要內(nèi)容。
　　本文分別針對(duì)3D視頻中的色度圖像和深度圖像，提出了兩種幀內(nèi)編碼方法。針對(duì)色度圖，提出了基于灰建模的幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù);針對(duì)深度圖，提出了一種基于平面模型的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　1.基于灰模型的幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)
　　灰系統(tǒng)理論用于解決少數(shù)據(jù)，小樣本，信息不完全的不確定性問題，H.264的幀內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)符合這一特點(diǎn)，在本文中，提出了一種基于灰模型的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法。

5、在一定條件下，多種預(yù)測(cè)模式可以獲得相近的預(yù)測(cè)值。將這些相近的預(yù)測(cè)值作為輸入數(shù)據(jù)，并通過灰模型預(yù)測(cè)得到最終的預(yù)測(cè)值。省去率失真優(yōu)化過程，以及編碼模式的信息比特，降低了編碼復(fù)雜度以及編碼的比特?cái)?shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與H.264/AVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法相比較，在保證相同視頻質(zhì)量的前提下，提出的方法可以節(jié)省平均2.994％的編碼比特率，幀內(nèi)編碼復(fù)雜度可以降低39.28％。
　　2.應(yīng)用平面模型幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)的深度圖編碼方法
　　深度圖和色度圖

6、在紋理性質(zhì)上具有不同特點(diǎn)，用現(xiàn)有的H.264/AVC視頻編碼技術(shù)進(jìn)行編碼時(shí)，未考慮到深度圖性質(zhì)。基于對(duì)深度圖性質(zhì)的分析和預(yù)測(cè)模式的統(tǒng)計(jì)，本文提出一種應(yīng)用平面模型幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)的深度圖編碼方法。平面模型的參數(shù)通過與當(dāng)前被編碼塊鄰近的上部和左側(cè)像素的灰度及其對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值計(jì)算;利用獲得的平面模型參數(shù)和當(dāng)前被編碼塊的位置坐標(biāo)，進(jìn)一步預(yù)測(cè)當(dāng)前編碼塊的灰度值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與H.264/AVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法比較，在保證相同視頻質(zhì)量的前提下，提出的方法可