視頻分級(jí)編碼及可靠傳輸?shù)木幋a技術(shù)研究.pdf

1、由于Internet爆炸性增長(zhǎng)和巨大成功，網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)的需求急劇增加，如：網(wǎng)絡(luò)視頻點(diǎn)播、IPTV等，被業(yè)界普遍認(rèn)為是信息產(chǎn)業(yè)新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。然而，互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是IPv4，其設(shè)計(jì)的初衷主要是面向教育和研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，是一個(gè)與生俱來(lái)的動(dòng)態(tài)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法提供可靠的質(zhì)量保證，為此需要在傳輸和應(yīng)用層上提供技術(shù)支持。然而IP網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的傳輸特性對(duì)高效、可靠地提供視頻流傳輸提出了挑戰(zhàn)。因此，研究適應(yīng)于IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l編碼技術(shù)具有

2、極其重要的理論研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，是目前視頻編碼領(lǐng)域最具吸引力的方向之一。 本文的工作中心即為研究適應(yīng)IP網(wǎng)絡(luò)可靠傳輸要求的視頻編碼方法，以達(dá)到提高編碼效率及抗誤碼性能、改善重建圖像質(zhì)量的目的。論文首先把精細(xì)粒度分級(jí)編碼(FGS)作為研究的重點(diǎn)，其次，將以混合編碼為對(duì)象，研究基于交織的多描述視頻編碼，最后，對(duì)視頻編碼的后處理技術(shù)進(jìn)行研究。 本文在視頻精細(xì)粒度分級(jí)編碼方面進(jìn)行了研究。首先提出一種碼流的抽象數(shù)據(jù)表示結(jié)構(gòu)

3、，據(jù)此將目前主流的幾種分級(jí)編碼總結(jié)為3種類(lèi)型，并對(duì)現(xiàn)有的3種主要的精細(xì)粒度分級(jí)編碼算法性能進(jìn)行了扼要的分析和概括，之后對(duì)MPEG-4 FGS的編碼進(jìn)行了較為全面的實(shí)驗(yàn)測(cè)試與性能分析，提出了在保持FGS良好的抗誤碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，改進(jìn)FGS編碼性能的兩個(gè)方向，即通過(guò)碼流切換改進(jìn)基本層編碼質(zhì)量以適應(yīng)大范圍碼率的波動(dòng)，以及改進(jìn)增強(qiáng)層本身的編碼效率。最后，提出了改進(jìn)增強(qiáng)層編碼的3個(gè)方法，包括DCT系數(shù)基于形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)重排和基于子帶數(shù)據(jù)重排的增強(qiáng)層

4、編碼，以及最低比特面的直接編碼等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)DCT系數(shù)重排后，F(xiàn)GS編碼性能得到了實(shí)質(zhì)性改善，天然地實(shí)現(xiàn)了基本的FGS高級(jí)選項(xiàng)SE和FW的功能，而無(wú)需增加額外的碼率。 本文在視頻多碼流切換方面進(jìn)行了研究。首先闡述了多碼流切換的基本原理和多碼流切換方案，然后在對(duì)目前主要多流切換的編解碼器組成結(jié)構(gòu)深入分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)出多碼流生成的本質(zhì)即在碼流中打入合適的“鍥子”，即質(zhì)量符合目標(biāo)碼流環(huán)境的切換幀?；诖a流切換時(shí)的不同需要，提

5、出了一種新的全嵌入式碼流切換方案FESSS，詳細(xì)描述了新的多碼流切換方案設(shè)計(jì)過(guò)程，并提供了兩種方式的基本切換碼流生成算法。新算法的特點(diǎn)是通過(guò)開(kāi)環(huán)方式生成基本碼流，多個(gè)碼流可以用一個(gè)編碼器順序產(chǎn)生，無(wú)需多個(gè)編碼器并行工作，降低了計(jì)算的難度。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新算法性能良好，具有實(shí)際應(yīng)用意義。本文在基于交織的多描述編碼方面進(jìn)行了研究。首先闡述了實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)視頻可靠傳輸?shù)娜N主要策略，然后扼要總結(jié)了其中的抗誤碼編碼技術(shù)，分析了兩類(lèi)主要抗

6、誤碼編碼——分級(jí)編碼和多描述編碼的技術(shù)差異。在用一種新的觀點(diǎn)——基于數(shù)據(jù)交織技術(shù)闡述目前幾種主要的混合編碼MDC的共性之后，著重研究實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、效果良好的基于象素交織的MDC。在介紹和分析基于ORB-DCT的MDC算法之后，提出一種新的改進(jìn)算法，得到了物理意義更加清晰、并且適應(yīng)于快速運(yùn)算的結(jié)果。之后，從廣義抗混疊濾波的角度對(duì)新算法做了進(jìn)一步分析，把抽樣類(lèi)型從一維推廣到二維，并在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了圖像中存在不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象。最后從一種新的觀點(diǎn)對(duì)基于交織

7、的最佳重建進(jìn)行了解釋?zhuān)瑥亩鵀閺?個(gè)描述推廣到4個(gè)描述，以及尋找它們的最佳重建方法提供了另一種思路。 本文最后研究了基于小波域軟閾值的去方塊濾波算法。針對(duì)現(xiàn)有算法存在參考模型不夠準(zhǔn)確，從而引起閾值估計(jì)不準(zhǔn)、濾波處理不夠細(xì)致的問(wèn)題，提出了由圖像的非紋理區(qū)為參考的改進(jìn)思路，并相應(yīng)地提出了兩種改進(jìn)算法DCCST和VFST，其中包括閾值估計(jì)和軟閾值處理兩方面的改進(jìn)，同時(shí)針對(duì)壓縮視頻的去方塊濾波進(jìn)行了相應(yīng)的修改。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)新算法分別進(jìn)行了單