視頻編碼增強(qiáng)技術(shù)研究

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1、摘要視頻編碼增強(qiáng)技術(shù)研究摘要近年來，數(shù)字視頻越來越廣泛地應(yīng)用于數(shù)字電視、視頻會(huì)議、可視電話、網(wǎng)絡(luò)視頻流和多媒體存儲(chǔ)等諸多領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，視頻技術(shù)有了很大的發(fā)展；而視頻技術(shù)的不斷發(fā)展，又促進(jìn)了數(shù)字視頻的廣泛應(yīng)用。因此，研究視頻技術(shù)，有著非常重大的意義。視頻壓縮是以提高視頻的壓縮率為主要目標(biāo)。二十多年以來，視頻壓縮技術(shù)已取得了突破性的發(fā)展。新一代的視頻編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC，較之早期的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)如MPEG-1，壓縮效率大大提高。目前，H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)正被世界上許多廠商采納，廣泛應(yīng)用于數(shù)

2、字視頻的各個(gè)領(lǐng)域。雖然H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)有著非常高效的壓縮率，但由于視頻序列自身復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)特性，并非壓縮所有視頻序列時(shí)都能保持高壓縮率。為此，引入了許多視頻處理技術(shù)（如：預(yù)濾波）或特殊的編碼方法（如：紋理分析）等，用以進(jìn)一步提高視頻的壓縮率。我們統(tǒng)稱這些技術(shù)或方法為視頻增強(qiáng)編碼技術(shù)。本文的研究正是圍繞著H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)編碼技術(shù)來展開的。工作定位于在盡量不增加編碼復(fù)雜度和兼容現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的條件下，提出一些視頻增強(qiáng)編碼技術(shù)，以進(jìn)一步提高編碼效率。本文主要針對(duì)視頻編碼的三個(gè)方面提出了以下相應(yīng)的增強(qiáng)編碼技術(shù)：其一，

3、針對(duì)H.264中的幀內(nèi)壓縮，改進(jìn)了其幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法。本文首先簡(jiǎn)要介紹了H.264標(biāo)準(zhǔn)中的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法；分析了預(yù)測(cè)像素點(diǎn)時(shí)缺乏跟蹤像素變化的特性；并提出了基于遞歸的預(yù)測(cè)方法來提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。其次，改進(jìn)了北大提出的基于BMA的幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法。最后，本文將該兩種算第I頁(yè)摘要法結(jié)合，應(yīng)用于H.264/AVC中的幀內(nèi)預(yù)測(cè)。采用該算法進(jìn)行幀內(nèi)壓縮，對(duì)大量序列的測(cè)試表明：所有的測(cè)試序列均有不同程序的編碼效率提高，平均可獲得0.27dB的增益，效果十分顯著。其二，針對(duì)H.264中的無損壓縮，提出了全新的預(yù)測(cè)方法。文中首先提出了基于下采樣

4、的方法，用以改進(jìn)H.264中的幀內(nèi)無損壓縮。實(shí)驗(yàn)表明，采用此方法編碼，碼率平均可以降低5%～10%。緊接著，借鑒基于下采樣的預(yù)測(cè)思想，進(jìn)一步提出了基于交織預(yù)測(cè)的算法，實(shí)驗(yàn)表明，采用此方法編碼，碼率平均可節(jié)省9%～15％。其三，提出了一種高效的H.264兼容的全景視頻編碼方案。該方案不是直接編碼全景視頻，而是將全景視頻合為一張全景圖，然后把全景圖間接地轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC碼流。采用此方法對(duì)全景視頻編碼，碼率大約降為直接編碼碼率的1/10。關(guān)鍵詞：視頻編碼，幀內(nèi)預(yù)測(cè)，無損壓縮，全景視頻，H.264第II頁(yè)ABSTR

5、ACTSTUDYONENHANCEDTECHNOLOGYOFVIDEOCODINGABSTRACTRecently,digitalvideohasbeenwidelyappliedinareasrangefromdigitaltelevision,videoconferencing,videotelephony,internetstreamingtomultimediastorage.Withwideapplicationofcomputerandnetworktechnology,videocompressionte

6、chnologyhasbeendevelopingrapidly.Continueddevelopmentofvideocompressiontechnologyhasbeenpromotingwiderandwiderapplicationofdigitalvideo.Therefore,itisofgreatsignificancetostudyonvideocompressiontechnology.Themainobjectiveofvideocompressionistoachievevideocompres

7、sionratioashighaspossible.Videocompressiontechnologyhasmadebreakthroughdevelopmentinthelast20years.ThelatestvideocodingstandardH.264/AVCprovidesmuchhighercodingefficiencythantheearlyvideocodingstandard(e.g.MPEG-1).Atpresent,H.264/AVCiswidelyadoptedasvideocodingt

8、oolsbyalargenumberofcompaniesintheworldandappliedinvariousareasofdigitalvideo.However,H.264/AVCcan’talwaysguaranteeitshighcodingefficiencytoallvideosequencesbecauseof