硕士研究生毕业论文-基于小波变换的多重可分级视频编码

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1、答辩人：赵文静导师：彭进业教授2006.6基于小波变换的多重可分级视频编码Contents研究的目的和意义基于小波变换的视频可分级编码总结与展望研究现状CompanyLogo一、研究的目的和意义随着Internet和无线通信的飞速发展，人们在网络上实时的获取图像和视频数据己经成为可能。然而由于网络的异构性、数据丢失率、传输延迟等的存在，给视频编码技术提出了新的挑战。可分级编码可以根据网络环境、解码器复杂程度以及用户请求的不同相应提供不同解码质量的码流，从而具有较好的灵活性和可操作性。CompanyLogo二、研究现状小波技术在视频图像编码领域的实现方法它是二维空间小波图像压缩向三维视频空间

2、的简单推广通常将若干个（8或16）帧作为一个编码单元。三维小波视频编码先使用整域小波变换消除空间冗余，再通过小波域的运动估计和运动补偿技术消除时间冗余，最后对变换域的补偿残差进行小波压缩编码。小波域运动补偿空间域运动补偿对空间域的图像信号直接进行运动补偿，将残差图像用小波分析方法处理，运动矢量和编码图像传递给解码方。CompanyLogo将其他可分级编码形式组合起来，可以达到更细力度的可分级性，满足一定应用的需求。空域可分级混合可分级时间可分级质量可分级产生两层或多层编码位流，每一层帧率不同，但空域分辨率相同产生两层或多层编码位流，每一层帧率相同，空域分辨率也相同，但各层的视频质量不同产生两

3、层或多层编码位流，每一层帧率相同，但空域分辨率不同可分级编码将其他可分级编码形式组合起来，可以达到更细力度的可分级性，满足一定应用的需求。空域可分级混合可分级时间可分级质量可分级产生两层或多层编码位流，每一层帧率不同，但空域分辨率相同产生两层或多层编码位流，每一层帧率相同，空域分辨率也相同，但各层的视频质量不同产生两层或多层编码位流，每一层帧率相同，但空域分辨率不同可分级编码CompanyLogo改进了原有的小波域运动估计方法改进了原有的小波域视频编码方案三、基于小波变换的多重可分级编码主要工作CompanyLogo§3.1运动估计多分辨率运动估计分辨率底高具体算法步骤如下:①生成当前块和搜

4、索窗口的金字塔表示；②从第m层开始搜索，找到该层的最佳匹配矢量；③以第m层找到的矢量在第m-1层的位置为中心，搜索范围相对减少，找到第m-1层的最佳矢量；重复至n-1层；④在第n层以n-1层的结果为中心做小范围搜索，得到最终运动矢量。CompanyLogo§3.1.1改进方法介绍首先用块匹配法估计出最低分辨率下4个子带的运动向量，得到i=0,1,2,3,其中i=0表示近似图像，i=1,2,3表示三个不同取向的细节图像，M表示分解级数；然后对第m级各细节子带，以M级对应方向子带的运动向量的2M-m倍为初始值，进行求精即搜索最佳的修正量，进而求得我们考虑到同一取向的相邻两级细节子带的关联性比相隔

5、数级子带的关联性更强，所以第m级子带的运动估计可修正为以m+1级的运动向量的2倍为初始值，再作进一步求精，即本文方法为CompanyLogo显然当m=M-1级时，两种方法的初始值是相同的如果采用相同的匹配准则，相同的搜索空间大小以及相同的搜索策略，那么搜索结果也是相同的。即但对于m=M-2，M-3，…1而言，两种方法的初始值将不同，本文方法的初始值是上一级运动矢量的2倍,在相同的搜索空间大小相同的搜索策略和相同匹配准则下，搜索结果也将不尽相同。CompanyLogo§3.1.2评价标准位移帧差的均方误差对于第m级的某一取向(i)的细节子带Dm(i)，定义它的位移帧差为其中D1,m(i)和D2

6、,m(i)分别是参考帧和瞄定帧的子带。注意：为了简化，我们对所有(s,t)属于同一子块B的系数将采用同一运动矢量(d1,m(i),d2,m(i))。这样得均方误差式中Sm，Tm分别是子带Dm(i)的宽度和高度。显然较小的MSEm(i)意味着差较好的运动补偿。不仅考虑了图像运动补偿的质量而且从信息论角度考虑了以后用于视频编码中的码的长度带来的编码效益。CompanyLogo运动矢量的修正矢量的熵式中也就是（j=1,2）的归一化直方图由于在编码时，除第M级必须对进行编码之外其余各级都只需对进行编码。如果的熵愈小将意味着对的编码的平均码长将愈小，即获得较高的编码效益B:位移矢量块的大小Compan

7、yLogo§3.1.3运动估计实验结果（一）实验素材(1)实验素材(2)CompanyLogo§3.1.3运动估计实验结果（二）3.75263.8583m=-26.58786.5290m=-1mMSE*MSE3.61163.7127m=-27.10527.0017m=-1mMSE*MSE1.99012.0451m=-26.22876.2118m=-1mMSE*MSE(a)Dm(1)的位移帧差的均方误差(b)D