基于行結構的圖像編碼.pdf

1、隨著數(shù)字圖像在多媒體中的廣泛應用、圖像分辨率的不斷增加以及新的圖像表示形式的誕生，圖像編碼無論在編碼性能還是計算、存儲復雜度上都面臨著新的挑戰(zhàn)。現(xiàn)今主流的圖像和幀內(nèi)編碼技術都采用了基于塊結構的編碼，其中最先進的編碼標準H.264/AVC在幀內(nèi)編碼時采用了塊結構預測和二維變換的方法。然而，受塊結構的限制，其預測的性能并不好，從而影響了塊結構編碼的性能。另一方面，塊結構的編碼為了消除塊間的相關性引入了較強的塊間編碼依賴性，使得它不適于高并行

2、度的編碼來提高編碼速度，而塊結構的編碼從存儲復雜度上來說也不是最優(yōu)的選擇。針對這些問題，本文從改變編碼結構的角度入手，提出了基于行結構的編碼。
　　 本文首先分析了塊、行/列和像素三種結構在一個高斯平穩(wěn)信源上的理論編碼性能。分析指出，在高碼率下，行/列結構和像素結構可以達到與塊結構相同的編碼增益的上界。但是，在實際編碼中，塊結構難以準確地估計局部的統(tǒng)計特性，而行/列結構和像素結構由于具有更小的重建單元而具有更好的編碼靈活性和局部

3、自適應性。像素結構的缺點在于它容易受量化噪聲的影響。這些分析表明，至少在高碼率下，塊結構的編碼并不一定是最優(yōu)的，而基于行結構的編碼無論從局部自適應性還是受量化噪聲的影響上來說都是一個不錯的選擇。基于這些分析，本文設計了一個混合塊和行/列結構的編碼方案。特別地，基于行/列結構的編碼采用了三種自適應的預測方法，以適應不同的局部圖像內(nèi)容。實驗表明，行/列結構和像素結構可以取得與最先進的塊結構編碼相當甚至更好的編碼性能，而為了適應不同的圖像特性

4、和碼率，將行/列結構和塊結構結合起來后，它能取得更好的編碼性能。相對于最先進的塊結構編碼H.264/AVC和KTA，它在自然圖像上的增益分別高達2dB和1.5dB。對于混合圖像，其增益高達8dB。
　　 考慮到行/列結構在編碼性能上的優(yōu)勢，本文迸一步提出了一個基于行結構的并行圖像編碼方法LBLC，以適應多核的并行編碼。在LBLC中，輸入圖像是逐行順序地進行編碼的，而每一行又被分成一些等長的行單元。這些行單元的編碼都是完全獨立進行

5、的，因而可以將同一行內(nèi)的所有行單元分配到不同的核上來并行編碼。通過這種方式，它可以取得恒定的高并行度。多核并行平臺上的實驗結果表明，LBLC能提供接近線性的并行度，在15個核時編碼并行度高達13.9倍。理論上這種接近線性的并行度在超過100個核時仍然成立。除了高并行度外，在中高碼率時LBLC能達到和H.264/AVC相當甚至更好的編碼性能。對于近無損和無損編碼，它能分別獲得比H.264有損和無損編碼高達10dB的編碼增益以及14％的碼率

6、節(jié)省。
　　 由于行結構具有低的存儲和延遲，本文進一步提出了一個基于行結構的Line-Cast方案，以適應具有有限的帶寬、存儲和計算能力等資源的衛(wèi)星圖像的連續(xù)采集和向地面的廣播傳輸?shù)膽谩Ｖ鹦芯幋a和傳輸?shù)姆绞绞沟盟哂械脱舆t和低存儲，而基于分布式編碼的方法使得它不僅通過預測消除了像素間的各向異性的相關性，而且具有低的編碼復雜度。由于采用了半模擬的傳輸方式，Line-Cast能夠提供隨信道SNR降低而漸變下降的重構質(zhì)量。理論分析表