文档介绍：天津大学
硕士学位论文
基于小波变换和可变形块运动估计的视频编码算法研究
姓名:曹宇鹏
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:侯正信
20090501
中文摘要关键词:视频编码;小波变换:可变形块运动估计;惴ǎ篫算法随着社会和经济的不断发展,视频信息已经成为人们日常交流沟通最重要的手段之一,广泛应用于各个领域。由于视频信息具有信息量巨大的特点,视频压缩一直是人们研究的热点,新技术层出不穷。本论文首先对传统视频编码技术进行了研究,针对分块浠换嵋鹂樾в痛吃硕兰颇P筒荒苡行П硎非平移运动的问题,提出了一种基于小波变换和可变形块运动估计技术的视频压缩算法。本文首先介绍了小波变换的原理、实现方法和二维算法及小波变换在视频压缩领域的应用现状,并针对不同特点图像的小波变换系数,分别介绍了分层小波树集合分割算法土闶黛乇嗦胨惴。其中根据惴ㄖ量化的特点探索了相应的码率控制方法。随后本文在分析了传统快速块搜索算法的影响因素和优缺点的基础上,引入双线性运动模型和基于节点搜索的精度可变形块运动估计算法,并给出了两种精度内插的实现过程。由于视频编码中”嗦胛薏胁畈钩ィ叶院笮鳳帧编码效果影响较大,所以对〉谋嗦胫凉刂匾!1疚牟捎眯〔ū浠患际鹾蚐算法编码。沟≡诘吐肼氏禄竦昧私细叩闹亟ㄖ柿俊⒙肼士煽厍椅蘅樾вΑ6杂赑帧编码,本文采用自适应快速块搜索和可变形块运动估计相结合的方法,在不明显增加运算量和传输数据的情况下,更有效的表示了实际中物体的非平移运动,显著提高了运动估计精度。同时针对运动估计后预测残差较小的特点,本文采用小波变换和嗦胨惴ǎ⒔岷下肼士刂品椒ǎ咝У淖橹瞬胁钍荨本文采用的所有算法均在环境下用镅允迪郑⒍訧帧对〉影响、运动估计和补偿算法的效果以及不同内插方法对运动估计的影响等进行了实验,最后对实验结果进行了分析和总结。实验证明,本文算法对复杂运动和包含大量细节的视频序列均有良好的压缩效果。虽然运算量有所增加,但明显减轻了块效应,克服了块运动估计不能很好表示非平移运动的缺陷,在相同码率下有效提高了视频质量,而码率控制技术和对剧烈运动物体的运动估计方法仍需改进。
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学位论文作者签名:喇粅坏学位论文作者签名:\孝字鹇导师签名:魑签字日期:沙口甏踉弓日靠年多月月日独创性声明学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,也不包含为获得鑫注基堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解苤鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。。签字日期:.索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得
第一章绪论视频压缩原理随着社会的发展,人们对信息的需求量快速增长,特别是网络和多媒体技术的广泛应用,大大提高了人们的生活质量,与此同时人们对信息的要求也越来越高。视频信息直观、易懂且信息量大,已经成为人们日常沟通交流的重要手段,然而视频信息的数据量是巨大的,因此视频压缩技术一直吸引着众多相关领域的研究人员和工程师进行不断深入地探索。视频可以看作是由静止图像逐帧变化而组成的运动序列,由于运动不会太快,所以短时间内每帧图像并不是孤立的存在,而与其在时间轴上的相邻帧有着密切的联系,同理每帧图像内部的像素也与其周围的像素有着密切的联系,这些相关性都会引起信息的冗余。而去除这些相关性就可以减少表示该视频所用的数据量,从而达到压缩的效果。视频信息的主要冗余包括以下几个方面:峁谷哂唷=峁股系娜哂啾硐治:芮康目占帧内褪奔帧间喙匦浴统计实验证实了电视信号在相邻像素间、相邻行间、相邻帧间存在这种强相关。一般情况下电视画面中的大部分区域信号变化缓慢,尤其是背景部分几乎不变,所以冗余很大,因此可以被压缩。臣迫哂唷P藕磐臣粕系娜哂嗬醋杂诒槐嗦胄藕鸥怕拭芏确植嫉牟痪匀。这种极不均匀的概率分布对采用变字长编码方法压缩码率极为有利,即对出现概率高的信号用短码,对出现概率低的信号用长码,这种编码称为统计编码或熵编码。睦硎泳跞哂唷P睦硎泳跞哂嗍钦攵匀搜鄣氖泳跆匦远缘模缛搜鄱亮度信号比对色度信号敏感,对低频信号比对高频信号敏感,对静止对象比对运动对象敏感等。因此减少对不敏感因素的表示,并不会对人的主观感觉造成大的影响,所以可以在必要时去除这些不太重要的数据。由上述原因可知,视频压缩是可行的,视频编码的目的就是利用各种方