可分級(jí)與高效視頻編碼中關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、以視頻為核心的多媒體通信在過(guò)去的20年間得到了迅猛的發(fā)展。大量數(shù)字視頻壓縮算法的不斷涌現(xiàn)令視頻傳輸和存儲(chǔ)的效率越來(lái)越高。與此同時(shí)，無(wú)線與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的爆炸式發(fā)展也深刻的影響著視頻應(yīng)用的發(fā)展。為了滿足人們?cè)絹?lái)越多樣和越來(lái)越高質(zhì)量的視頻應(yīng)用需求，ITU-T和ISO/MPEG制訂了一系列的視頻壓縮編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，目前最新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC以其良好的壓縮性能和友好性得到了廣泛的認(rèn)同和使用。
　　 近年來(lái)，視頻編碼的發(fā)展逐漸顯現(xiàn)出兩個(gè)

2、趨勢(shì)。一方面，越來(lái)越廣泛的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)及終端環(huán)境下的視頻應(yīng)用，對(duì)壓縮后視頻流在傳輸和使用過(guò)程中的適應(yīng)性和容錯(cuò)性提出了新的要求。作為解決這一問(wèn)題的有效手段，可分級(jí)視頻編碼成為研究的重點(diǎn)，而H.264/AVC也相應(yīng)的推出了可分級(jí)編碼的擴(kuò)展，即H.264/SVC。另一方面，視頻應(yīng)用將可預(yù)見的逐步向更高清晰度、更高質(zhì)量的方向發(fā)展，進(jìn)一步提高視頻壓縮編碼效率的需求仍舊很迫切。為了解決這一問(wèn)題，ITU-T和ISO/MPEG又在為推出為下一代的視頻編碼國(guó)

3、際標(biāo)準(zhǔn)而努力。
　　 本論文的研究主要圍繞可分級(jí)視頻編碼和面向下一代高效視頻編碼的若干技術(shù)展開，并取得了以下創(chuàng)新點(diǎn)：
　　 1.針對(duì)H.264/SVC空間分級(jí)增強(qiáng)層編碼的快速模式選擇算法由于H.264/SVC空間分級(jí)增強(qiáng)層采用了更多的編碼模式，對(duì)實(shí)時(shí)編碼器設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)。本算法通過(guò)利用了層間宏塊模式的相關(guān)性、層間編碼QP的相關(guān)性減少可用編碼模式個(gè)數(shù)，而后利用相鄰宏塊的相關(guān)性提前終止模式選擇過(guò)程，從而避免了在對(duì)壓縮效率無(wú)益

4、的模式上耗費(fèi)計(jì)算資源。大量的編碼實(shí)驗(yàn)表明該算法在大大加快整體編碼速度的同時(shí)，并沒(méi)有對(duì)編碼器的壓縮性能帶來(lái)?yè)p傷。
　　 2.基于自適應(yīng)濾波器的H.264/SVC層間幀內(nèi)預(yù)測(cè)的改進(jìn)技術(shù)
　　 由于H.264/SVC空間分級(jí)編碼的層間幀內(nèi)預(yù)測(cè)采用的上采樣濾波器是一維多相位4抽頭FIR濾波器，其在抗混迭失真性能和保持圖像二維特性等方面存在著不足。本論文中提出了兩種利用自適應(yīng)Wiener濾波器對(duì)層間幀內(nèi)預(yù)測(cè)的改進(jìn)技術(shù)，即采用二維自

5、適應(yīng)上采樣濾波器的層間幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法和針對(duì)層間幀內(nèi)預(yù)測(cè)結(jié)果的二維自適應(yīng)優(yōu)化濾波算法。這兩種方法都能有效的克服現(xiàn)有的層間幀內(nèi)預(yù)測(cè)機(jī)制在預(yù)測(cè)性能上的不足，令預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度大大提高。實(shí)驗(yàn)表明，這兩種算法最終都能使H.264/SVC幀內(nèi)編碼壓縮效率得到有效提升。
　　 3.用于B宏塊編碼的新的雙向運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)技術(shù)
　　 由于B宏塊具有良好的去除幀間相關(guān)性的特性，因此在當(dāng)前和未來(lái)的視頻編碼中得到大量使用。本算法針對(duì)B宏塊的雙向預(yù)測(cè)模式