基于压缩感知的视频压缩编码技术分析-(5669)

《基于压缩感知的视频压缩编码技术分析-(5669)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第1V页武汉科技大学硕士学位论文4．2．2重构算法的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯254．2．3线下解码器端解码实现步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯274．3实验分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．30第五章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．345．1本文工作总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯345．2工作展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯35参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39附录攻读学位期间发表的论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．40武汉科技大学硕士学位论文第l页1．1研究背景及意义第一章引言

2、近几年，视频压缩编码及其相关应用有了长足的进步。主流编码标准比如MPEGⅢ和H．26x瞳1已经开发成熟并得到广泛部署。这些标准的开发主要是针对诸如DVD这些适用于消费者多次重放被压缩视频的应用。在这些应用中，压缩只需要执行一次，而解压要执行很多次，所以必须简单迅速的完成解码过程。基于此，现今几乎所有的视频压缩方案，无论是多种MPEG标准还是H．264标准，都设计由复杂的编码器和简单的解码器构成。通常编码过程的计算复杂度比解码过程多5到10倍口1，以最大限度削减待压缩数据的时空冗余。然而这种方案十分不利于在保持摄像头硬件设备不变的情况下以30帧每秒或更快的速率进行实时视频编码。对

3、诸如视频监控和体育广播等领域而言，视频系统有必要重新评估其常规的视频压缩编码策略。与现今已部署的摄像系统相比，将编码器设计得简单一些，能极大降低系统中成百上千的摄像头的总开销。通常摄像头采集到的数据会被传输到单个解码器端去聚合。然而由于有些捕捉到的场景可能是相关联的，对这些场景共同解码而不是单独解码可以获得潜在的计算增益。解码可以通过对视频帧的简单重建实现也可以与特定的检测算法结合起来。因此，在各种视频压缩编码标准成熟的今天，将减少摄像头复杂度同灵活的解码过程联合起来，极具现实意义。作为信号压缩重构理论基础的尼奎斯特采样定理规定，当原始模拟信号以高于尼奎斯特采样频率的频率均匀采

4、样，即双倍于其最高模拟频率时，信号中的信，ff,zl。能得以保存。然而按尼奎斯特采样得到的原始数据占用空间太大，不便于在短时间内获取、编码和传输，这一点在处理高速视频流实时压缩时尤为明显。近几年提出的压缩感知理论H儿朝以其所提供的全新的数据获取方式引起了人们广泛的讨论。它能以远低于尼奎斯特频率的频率来采样压缩，并高效重建可压缩信号。其过程通常被表述为一个可以针对具体应用调整目标函数和限制条件的优化问题。尽管使用压缩感知技术的实用摄像头尚在研发中，这个理念仍可以运用到视频压缩编码中。较低的采样率意味着处理数据时的能量消耗降低，从而减少编码器端的耗损。另外编码器端的复杂性还能通过使

5、用分布式信源编码∞¨71进一步简化。分布式方法提供了多种编码途径，这些途径可以不利用摄像头获取的视频的帧间冗余和相关性进行视频帧编码。因此将压缩感知和分布式信源编码结合起来的视频压缩编码系统获得了极大的关注。第2页武汉科技大学硕士学位论文压缩感知在视频压缩编码领域的应用仍处于初级阶段。在国外，Zheng和Jacobml提出了利用空域稀疏的视频压缩感知方法，该方法完全取样关键帧，将压缩感知矩阵用于处理连续帧和其他帧的差异。Xu等旧3在压缩感知视频处理过程中将用户关注度模型和视觉节奏分析结合起来。Liu等口叫通过在压缩感知基础上应用一个基于块的自适应框架研究了最大帧率视频采集问题。

6、在国内，倪诗锋和宋建新n阳提出了一种针对无线信道的基于压缩感知的视频编解码传输方案。古勇和田翔¨羽对视频进行压缩感知恢复采用的方法是将视频帧内相关性和帧问相关性结合起来的视频帧建模模型与综合感知模型结合起来。但以上方案在编码器端的简洁性上仍有欠缺，不能胜任高速视频流的实时压缩。本文旨在设计出一种新的方案以改善这一状况。1．2本文工作及章节安排针对压缩感知理论现阶段在高速视频流实时编码领域所遇到的问题，在阅读与参考了大量相关中外文献的基础上，本文提出了一种线上快捷编码，将计算负担转移到线下解码器端的视频编解码方案。该方案通过对视频中每一帧进行快速傅里叶变换的伪随机向下取样处理实现

7、快速简洁的在线编码。线下解码部分，使用改进后的AMP算法作为重构算法，结合三维双树复小波变换，逐步迭代更新得到重构数据。实验结果表明，该方案能在快速编码采样数据的基础上获得较好的视频恢复效果。全文共分为五个章节，每个章节的主要内容如下：第一章为引言部分，介绍了将压缩感知理论运用在视频编解码领域的研究背景、研究意义和研究现状，并且概括总结了本文各个章节的内容安排。第二章叙述了压缩感知理论的原理及应用。首先提出一般信号采样变换的缺陷，接着阐述压缩感知理论解决以上缺陷的思路与方法，包括观测矩阵的选