數(shù)字視頻DCT域轉(zhuǎn)碼技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)階段在數(shù)字視頻通信領(lǐng)域存在多種圖像編碼標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)除語(yǔ)法格式不同外,在壓縮效率、輸出碼率、圖像格式等方面也不完全相同,它們分別適用于不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、解碼器和監(jiān)視器.當(dāng)已有的壓縮碼流格式與當(dāng)前的使用環(huán)境或客戶(hù)端需要不同時(shí),則要求能夠?qū)⒁延械拇a流無(wú)縫地轉(zhuǎn)換成滿(mǎn)足需要的格式,這就是視頻轉(zhuǎn)換編碼,簡(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)碼. 早期的轉(zhuǎn)碼技術(shù)主要關(guān)注于降低視頻流的碼率以適應(yīng)信道傳輸帶寬的要求;而隨著時(shí)間的變遷,移動(dòng)視頻得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用,其有限的顯示

2、能力,也使得降低圖像分辨率和視頻幀率的轉(zhuǎn)碼也成為重點(diǎn)研究方向.最直觀的轉(zhuǎn)碼方法是把兩個(gè)獨(dú)立的視頻解碼器和編碼器相級(jí)聯(lián),將輸入視頻完全解碼,還原出視頻像素域的信號(hào),然后再根據(jù)客戶(hù)端要求或信道帶寬不同進(jìn)行第二次壓縮,得到指定格式的碼流.這種像素域轉(zhuǎn)碼方法存在計(jì)算復(fù)雜、幀緩存大和轉(zhuǎn)碼延時(shí)長(zhǎng)等不足,因而近年來(lái)轉(zhuǎn)碼技術(shù)研究的焦點(diǎn)逐漸集中到.DCT域轉(zhuǎn)碼,利用DCT變換的線性特點(diǎn),將轉(zhuǎn)碼過(guò)程轉(zhuǎn)移到DCT域來(lái)實(shí)現(xiàn). 本文主要針對(duì)DUT域視頻轉(zhuǎn)

3、碼技術(shù)的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)展開(kāi)研究,主要包括幀率變換轉(zhuǎn)碼、圖像分辨率變換轉(zhuǎn)碼、不同編碼標(biāo)準(zhǔn)之間變換的語(yǔ)法轉(zhuǎn)碼以及結(jié)合幾種轉(zhuǎn)碼過(guò)程的聯(lián)合轉(zhuǎn)碼技術(shù)等.主要研究工作概括如下: 本文首先對(duì)視頻編碼和轉(zhuǎn)碼技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了回顧,歸納了轉(zhuǎn)碼技術(shù)研究的一些關(guān)鍵問(wèn)題,并對(duì)其進(jìn)行了分類(lèi)整理.針對(duì)DCT域轉(zhuǎn)碼的幾個(gè)基礎(chǔ)理論展開(kāi)討論,分析DCT變換的性質(zhì)與特點(diǎn),以此來(lái)推導(dǎo)DCT域整像素和半像素的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法;分析推導(dǎo)DCT域運(yùn)動(dòng)估計(jì)問(wèn)題,討論將其應(yīng)用到轉(zhuǎn)碼重建

4、運(yùn)動(dòng)向量中的可行性;對(duì)幾種DCT域轉(zhuǎn)碼結(jié)構(gòu)的漂移誤差進(jìn)行了定量分析. 針對(duì)幀率變換轉(zhuǎn)碼技術(shù)研究,給出一個(gè)視頻幀率下采樣轉(zhuǎn)碼的基本模型,詳細(xì)分析丟棄參考幀幀率下采樣和丟棄非參考幀幀率下采樣的兩種轉(zhuǎn)碼方案.對(duì)幀率下采樣的運(yùn)動(dòng)向量重建算法展開(kāi)研究,提出一種完全在DCT域?qū)崿F(xiàn)的帶宏塊再編碼模式重判決的幀率下采樣算法(MCMR算法),根據(jù)參考?jí)K在被丟棄幀中覆蓋面積和位置,來(lái)重新判決宏塊的編碼類(lèi)型和重建運(yùn)動(dòng)向量,并對(duì)轉(zhuǎn)碼后的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行更新

5、;該算法省去了IDCT和DCT過(guò)程,有效地降低了轉(zhuǎn)碼復(fù)雜度,以犧牲很少的碼率為代價(jià)獲得了非?？捎^的圖像質(zhì)量提高. 針對(duì)圖像分辨率變換轉(zhuǎn)碼技術(shù)研究,通過(guò)分析圖像分辨率下采樣變換的信號(hào)處理基礎(chǔ)推導(dǎo)像素域圖像分辨率下采樣方法;對(duì)DCT域圖像分辨率轉(zhuǎn)碼過(guò)程中所涉及運(yùn)動(dòng)向量重建、圖像紋理數(shù)據(jù)的下采樣以及轉(zhuǎn)碼誤差的消除等關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究.提出了一種基于宏塊運(yùn)動(dòng)方向一致性的圖像分辨率下采樣轉(zhuǎn)碼算法,通過(guò)對(duì)輸入碼流中宏塊運(yùn)動(dòng)方向的一致性進(jìn)行判斷

6、,將部分運(yùn)動(dòng)方向非常分散的幀問(wèn)編碼宏塊在分辨率下采樣后轉(zhuǎn)變?yōu)閹瑑?nèi)編碼宏塊.實(shí)驗(yàn)表明:相比于已有分辨率下采樣轉(zhuǎn)碼算法,本文算法能夠獲得接近0.5dB左右的圖像質(zhì)量提高,PSNR性能有著比較明顯的優(yōu)勢(shì). 研究了視頻在不同編碼標(biāo)準(zhǔn)之間變換的轉(zhuǎn)碼技術(shù),對(duì)MPEG-2到MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)之間語(yǔ)義層轉(zhuǎn)碼技術(shù)進(jìn)行分析,對(duì)組合幀率、分辨率、語(yǔ)法等多種變換的聯(lián)合轉(zhuǎn)碼技術(shù)展開(kāi)研究,分析語(yǔ)法轉(zhuǎn)碼中幀率下采樣與幀類(lèi)型變換組合的運(yùn)動(dòng)向量重建辦法.提出一種組