基于時空一致性建模的Wyner-Ziv視頻編碼技術與應用.pdf

1、近年來，網絡多媒體和無線多媒體應用得到了快速的發(fā)展，例如基于3G網絡和WiFi網絡的手機視頻通話，基于手持終端的視頻錄制和分享等。不同于傳統(tǒng)的基于廣播的視頻編碼模式，這些新的應用對視頻編碼提出了新的要求。對于實時的視頻通信應用，因為無法利用反饋重傳機制糾正傳輸中發(fā)生的錯誤，所以視頻的抗差錯編碼和傳輸技術是一個重要的研究方向。對于基于無線網絡和多媒體移動終端的視頻通話和視頻錄制應用，除了要求編碼碼流具有較高的率失真性能之外還要求具有較低的

2、編碼復雜度以延長電池的使用時間。比如現在智能手機的處理能力越來越強，有的甚至已經支持1920×1080分辨率的視頻錄制，但隨著處理能力的增強，處理器的功耗也越來越大，而電池容量卻沒有得到相應的提升，因此低復雜度視頻編碼在實際應用中具有迫切的需求。在本文中，我們通過分析視頻信號本身在時域的平滑性特點以及在空域的結構規(guī)則性特點，重點研究基于Wyner-Ziv編碼理論的抗差錯視頻編碼技術和低復雜度視頻編解碼技術。
　　根據Wyner-Z

3、iv編碼理論，我們提出了一種抗差錯視頻編碼方案。該方案利用Wyner-Ziv編碼對基準幀的重建圖像本身進行有損保護，當基準幀受到傳輸失真的影響時則通過Wyner-Ziv解碼消除傳輸失真，否則丟棄相應的Wyner-Ziv碼流。為了提高該方案的率失真性能，我們在基于Wyner-Ziv編碼的抗差錯視頻編碼方案的編碼端提出了一個考慮Wyner-Ziv編碼特性的聯(lián)合信源信道率失真優(yōu)化的模式選擇方案。該方案在H.264/AVC部分進行模式選擇時不僅

4、考慮了信源的率失真特性，還考慮了不同模式對傳輸失真的影響以及對Wyenr-Ziv編碼的率失真的影響，并且分析了一階Markov高斯隨機信源上的聯(lián)合率失真特性。為了在編碼端估計Wyner-Ziv編碼的率失真特性，同時消除Wyner-Ziv編碼中對反饋信道的依賴，我們還提出了編碼端Wyner-Ziv編碼碼率和失真估計方法。
　　在基于Wyner-Ziv編碼的抗差錯視頻編碼方案解碼端，我們提出了一種傳輸失真建模方法。該方法分析了傳輸失真

5、產生的原因，可有效建模在視頻幀不同區(qū)域由于不同的運動場相關性以及不同的紋理而造成的傳輸失真的不同。該方法通過分析傳輸失真產生的原因引入了混合Laplacian模型建模傳輸失真。相對于一般的Laplacian模型，該模型能夠更加準確地描述傳輸失真。另外，因為該模型各部分參數僅利用解碼端可獲得的信息估計得到，避免了對反饋信道的依賴，因此更加適用于無反饋信道或反饋信道時延較大的視頻傳輸應用。
　　針對基于Wyner-Ziv編碼的低復雜度

6、視頻編碼和抗差錯視頻編碼在解碼端重建過程中存在的問題，我們通過對Wyner-Ziv解碼重建過程中所能利用的約束進行分析，提出了基于Markov隨機場模型的自適應重建方案。該算法同時利用了視頻序列在時域和空域的相關性約束以及Wyner-Ziv幀與其邊信息間的統(tǒng)計相關性約束和解碼比特平面確定的量化區(qū)間的約束。通過引入時域和空域相關性約束，本算法提高了重建圖像的客觀質量并消除了現有重建方法中不可避免的等高線效應和塊效應。利用視頻序列的時域平滑

7、性和空域幾何規(guī)則性約束，我們還為本模型中的所有參數都提出了估計方法，使其更加適應于實際應用。
　　最后，我們還在Wyner-Ziv視頻編碼的Slepian-Wolf比特平面解碼過程中通過引入視頻本身的局部結構規(guī)則性約束，并提出了一種全新的Slepian-Wolf解碼算法。該算法在比特平面解碼過程中除了利用傳統(tǒng)解碼算法中用到的信源與邊信息之間的統(tǒng)計相關性約束以及Slepian-Wolf編碼過程中引入的奇偶性約束之外還引入了視頻幀的局