視頻通信中的多假設(shè)運動補償預(yù)測技術(shù)研究.pdf

1、近年，遠程分布式視頻監(jiān)控系統(tǒng)已在電力系統(tǒng)、鐵路牽引供電系統(tǒng)和鐵路電力系統(tǒng)中得到了廣泛使用。其面臨的主要問題是必須實現(xiàn)強干擾條件下的魯棒視頻傳輸以及對數(shù)據(jù)量極大的視頻信號進行高效壓縮從而降低存儲空間和傳輸帶寬要求。 運動補償預(yù)測技術(shù)(Motion-Cornpensated Prediction，MCP)是混合編碼器的核心技術(shù)之一，被幾乎所有視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)所采用。隨著多媒體處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷進步，又發(fā)展出多假設(shè)運動補償預(yù)測技

2、術(shù)(Multi-HypothesisMotion-Compensate Prediction， MHMCP)。它的核心思想是采用多個運動補償信號(即假設(shè)值)對當(dāng)前編碼信號進行綜合預(yù)測，從而進一步提高運動補償預(yù)測的精確度。它在獲得更高編碼效率的同時還能增強壓縮視頻流的差錯恢復(fù)能力，減小由信道差錯產(chǎn)生的誤碼傳播失真影響，能較好解決編碼效率與抗差錯能力之間的矛盾，正日益成為視頻通信領(lǐng)域的研究熱點。目前國內(nèi)外對MHMCP技術(shù)的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用均處

3、于起步階段。本文主要研究內(nèi)容及取得的成果如下： 1、在詳細(xì)分析運動補償預(yù)測技術(shù)的基礎(chǔ)上，將MHMCP技術(shù)納入率失真優(yōu)化(Rate-Distortion Optimal， RDO)理論框架進行系統(tǒng)研究。針對H.264/AVC中雙向預(yù)測模式不支持精細(xì)分割模式，須編碼多個運動矢量(Motion Vector，MV)及參考幀信息及多假設(shè)綜合精確度不高等缺點，提出一種新的基于RDO的精確多假設(shè)運動補償預(yù)測算法，保持當(dāng)前最佳編碼模式不變，設(shè)

4、置精細(xì)多向搜索、運動矢量伸縮搜索及自適應(yīng)多假設(shè)系數(shù)調(diào)整等模式對多假設(shè)值進行局部優(yōu)化，獲得了更佳運動補償預(yù)測效果，改善了編碼器率失真性能； 2、根據(jù)H.264/AVC運動估計具有多參考幀及多塊分割模式特點，提出一種結(jié)合多模式的自適應(yīng)運動估計算法(Multi-Mode based Adaptive MotionEstimation Algorithm，MMAME)，能通過時空域相鄰宏塊(Macroblock，MB)相關(guān)信息對當(dāng)前編碼

5、宏塊的參考幀和塊分割模式進行快速預(yù)判并自適應(yīng)地決定初始搜索中心和搜索距。另外，MMAME算法還采用了如SAD計算快速退出、快速全零截斷及去重復(fù)搜索點等快速計算方法。模擬實驗表明，MMAME算法能在不明顯影響編碼效率的前提下，較大降低編碼器端計算復(fù)雜度； 3、對基于MHMCP的差錯恢復(fù)與控制技術(shù)進行了詳細(xì)研究。在編碼器端，提出一種信道有損條件下的抗差錯編碼模式選擇算法，通過MHMCP差錯擴散模型計算不同丟包率條件下當(dāng)前編碼MB端到

6、端失真，最終選擇使端到端總失真最小的編碼模式進行編碼，這樣能有效抑制差錯擴散，改善主觀視頻質(zhì)量；在解碼器端，提出了一種基于MHMCP的自適應(yīng)差錯掩蓋算法，在差錯掩蓋過程中引入梯度相似性匹配規(guī)則來避免邊界匹配失效問題，選擇增強候選運動矢量集來提高修復(fù)運動矢量準(zhǔn)確性，并將不同匹配規(guī)則下所獲得的最佳運動補償信號進行線性綜合來獲取最終差錯掩蓋信號，避免了采用單一匹配規(guī)則而導(dǎo)致匹配失誤，其差錯掩蓋圖象質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)方法； 4、實現(xiàn)了基于TM