基于時(shí)空一致性建模的Wyner-Ziv視頻編碼技術(shù)與應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)多媒體和無(wú)線多媒體應(yīng)用得到了快速的發(fā)展，例如基于3G網(wǎng)絡(luò)和WiFi網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)視頻通話，基于手持終端的視頻錄制和分享等。不同于傳統(tǒng)的基于廣播的視頻編碼模式，這些新的應(yīng)用對(duì)視頻編碼提出了新的要求。對(duì)于實(shí)時(shí)的視頻通信應(yīng)用，因?yàn)闊o(wú)法利用反饋重傳機(jī)制糾正傳輸中發(fā)生的錯(cuò)誤，所以視頻的抗差錯(cuò)編碼和傳輸技術(shù)是一個(gè)重要的研究方向。對(duì)于基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和多媒體移動(dòng)終端的視頻通話和視頻錄制應(yīng)用，除了要求編碼碼流具有較高的率失真性能之外還要求具有較低的

2、編碼復(fù)雜度以延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間。比如現(xiàn)在智能手機(jī)的處理能力越來(lái)越強(qiáng)，有的甚至已經(jīng)支持1920×1080分辨率的視頻錄制，但隨著處理能力的增強(qiáng)，處理器的功耗也越來(lái)越大，而電池容量卻沒(méi)有得到相應(yīng)的提升，因此低復(fù)雜度視頻編碼在實(shí)際應(yīng)用中具有迫切的需求。在本文中，我們通過(guò)分析視頻信號(hào)本身在時(shí)域的平滑性特點(diǎn)以及在空域的結(jié)構(gòu)規(guī)則性特點(diǎn)，重點(diǎn)研究基于Wyner-Ziv編碼理論的抗差錯(cuò)視頻編碼技術(shù)和低復(fù)雜度視頻編解碼技術(shù)。
　　根據(jù)Wyner-Z

3、iv編碼理論，我們提出了一種抗差錯(cuò)視頻編碼方案。該方案利用Wyner-Ziv編碼對(duì)基準(zhǔn)幀的重建圖像本身進(jìn)行有損保護(hù)，當(dāng)基準(zhǔn)幀受到傳輸失真的影響時(shí)則通過(guò)Wyner-Ziv解碼消除傳輸失真，否則丟棄相應(yīng)的Wyner-Ziv碼流。為了提高該方案的率失真性能，我們?cè)诨赪yner-Ziv編碼的抗差錯(cuò)視頻編碼方案的編碼端提出了一個(gè)考慮Wyner-Ziv編碼特性的聯(lián)合信源信道率失真優(yōu)化的模式選擇方案。該方案在H.264/AVC部分進(jìn)行模式選擇時(shí)不僅

4、考慮了信源的率失真特性，還考慮了不同模式對(duì)傳輸失真的影響以及對(duì)Wyenr-Ziv編碼的率失真的影響，并且分析了一階Markov高斯隨機(jī)信源上的聯(lián)合率失真特性。為了在編碼端估計(jì)Wyner-Ziv編碼的率失真特性，同時(shí)消除Wyner-Ziv編碼中對(duì)反饋信道的依賴，我們還提出了編碼端Wyner-Ziv編碼碼率和失真估計(jì)方法。
　　在基于Wyner-Ziv編碼的抗差錯(cuò)視頻編碼方案解碼端，我們提出了一種傳輸失真建模方法。該方法分析了傳輸失真

5、產(chǎn)生的原因，可有效建模在視頻幀不同區(qū)域由于不同的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)相關(guān)性以及不同的紋理而造成的傳輸失真的不同。該方法通過(guò)分析傳輸失真產(chǎn)生的原因引入了混合Laplacian模型建模傳輸失真。相對(duì)于一般的Laplacian模型，該模型能夠更加準(zhǔn)確地描述傳輸失真。另外，因?yàn)樵撃Ｐ透鞑糠謪?shù)僅利用解碼端可獲得的信息估計(jì)得到，避免了對(duì)反饋信道的依賴，因此更加適用于無(wú)反饋信道或反饋信道時(shí)延較大的視頻傳輸應(yīng)用。
　　針對(duì)基于Wyner-Ziv編碼的低復(fù)雜度

6、視頻編碼和抗差錯(cuò)視頻編碼在解碼端重建過(guò)程中存在的問(wèn)題，我們通過(guò)對(duì)Wyner-Ziv解碼重建過(guò)程中所能利用的約束進(jìn)行分析，提出了基于Markov隨機(jī)場(chǎng)模型的自適應(yīng)重建方案。該算法同時(shí)利用了視頻序列在時(shí)域和空域的相關(guān)性約束以及Wyner-Ziv幀與其邊信息間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性約束和解碼比特平面確定的量化區(qū)間的約束。通過(guò)引入時(shí)域和空域相關(guān)性約束，本算法提高了重建圖像的客觀質(zhì)量并消除了現(xiàn)有重建方法中不可避免的等高線效應(yīng)和塊效應(yīng)。利用視頻序列的時(shí)域平滑

7、性和空域幾何規(guī)則性約束，我們還為本模型中的所有參數(shù)都提出了估計(jì)方法，使其更加適應(yīng)于實(shí)際應(yīng)用。
　　最后，我們還在Wyner-Ziv視頻編碼的Slepian-Wolf比特平面解碼過(guò)程中通過(guò)引入視頻本身的局部結(jié)構(gòu)規(guī)則性約束，并提出了一種全新的Slepian-Wolf解碼算法。該算法在比特平面解碼過(guò)程中除了利用傳統(tǒng)解碼算法中用到的信源與邊信息之間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性約束以及Slepian-Wolf編碼過(guò)程中引入的奇偶性約束之外還引入了視頻幀的局