基于率失真优化的视频编码研究

论文题目: 基于率失真优化的视频编码研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 计算机应用

作者: 马思伟

导师: 高文

关键词: 变换,量化,率失真优化,码率控制,位分配,缓冲区

文献来源: 中国科学院研究生院（计算技术研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 为了节约传输带宽、存储空间,视频编码早已成为国内外研究和工业应用的热点之一。至今国际上已制定了一系列的视频编码标准,如MPEG-1/2/4,H.261/H.263等,最近国际上新制定的H.264/AVC视频编码标准以及国内的AVS视频编码标准,虽然其框架与以前的标准类似,但其压缩效率比以往的任何标准都提高了至少一倍以上,这一突破已得到了各研究机构以及多媒体工业界的高度重视,并将引发多媒体产业中一场新的变革。因此对数字视频编码中的关键技术进行深入研究,并根据其机理进行性能优化,具有十分重要的理论与现实意义。本文研究率失真优化技术在实际视频编码中的应用,并将率失真优化编码与码率控制结合起来,从编码的变换量化机制入手,通过分析变换量化的特性,不仅在编码的最底层,即块系数级实现结合率失真优化的优化位分配,提高了视频编码效率,同时在上层对宏块间、图像间的优化位分配以及缓冲区约束条件进行研究,结合率失真模型,提出了缓冲区约束条件下结合率失真优化的码率控制算法,该算法在达到码率控制的同时也能取得较高的编码效率,并保证缓冲区在编解码过程中不发生溢出。本论文主要的创新点包括:[1]结合率失真优化的系数级优化位分配技术本文通过对现有变换量化机制的研究,提出了结合率失真优化的变换系数适应性量化技术,基于率失真优化准则调节变换系数的Deadzone量化区间,实现系数级的优化位分配,该技术不仅能提高编码效率还能改善主观效果。在最近的H.264,AVS等视频编码标准中,整数变换代替了原来的浮点数DCT变换,同时量化过程也表现了新的特性,将独立的量化与变换归一化结合起来。特别是在AVS标准中,变换矩阵为一个近似同模的矩阵,使得变换归一化过程可以只在编码端进行,给系数的优化分配带来了一定的影响,基于对这一整数变换量化方案的深入分析,本文提出了相应的系数优化位分配技术。[2]缓冲区约束条件下的码率控制算法通过对H.264缓冲区操作模型的分析,提出了缓冲区约束条件下的码率控制算法。保证满足缓冲区约束条件是码率控制的重要环节之一,即码率控制应能保证在编码过程中缓冲区不会发生溢出,同时要求编码产生的码流在解码过程中能够保证解码缓冲区也不发生溢出,这需要码率控制在编码过程中能够及时地根据缓冲区状态的反馈调整位分配,以产生能够满足需要的码流。对此本文根据缓冲区操作模型,分别从时间角度和缓冲区充满度的角度剖析缓冲区对码率控制的约束条件,即位分配约束,并根据这一约束条件调控码率控制的位分配过程,从而保证缓冲区既不上溢又不下溢。[3]结合率失真优化的码率控制算法本文提出了结合率失真优化的码率控制算法,将码率控制与率失真优化有机地结合

论文目录:

摘要

Rate Distortion Optimization Based Video Coding

图目录

表目录

第一章 绪论

1.1 视频编码基础

1.1.1 视频数据的冗余特性

1.1.2 视频数据压缩原理

1.2 视频编码标准

1.2.1 MPEG-1/2/4 和H.261 及H.263

1.2.2 H.264 与AVS

1.2.3 下一代视频编码标准

1.2.4 性能分析

1.3 国内外研究现状

1.4 本文所要研究的问题及论文组织

第二章 率失真优化与视频编码

2.1 率失真理论

2.2 优化位分配

2.3 宏块编码参数选择

2.4 码率控制

2.4.1 MPEG-2 TM5 码率控制算法

2.4.2 H.263 TMN8 码率控制算法

2.4.3 MPEG-4 VM8 码率控制算法

2.4.4 ρ域码率控制算法

2.5 实验结果及分析

2.6 小结

第三章 基于率失真优化的变换系数位分配

3.1 传统的变换量化

3.2 低复杂度整数变换量化

3.2.1 H.264/AVC 变换量化技术

3.2.2 AVS 变换量化技术

3.3 基于率失真优化的适应性Deadzone 量化技术----系数级优化位分配

3.4 实验结果及分析

3.5 小结

第四章 缓冲区约束条件下的码率控制

4.1 视频校验缓冲区模型

4.2 缓冲区约束与位分配

4.3 缓冲区约束条件下的码率控制算法

4.4 实验结果及分析

4.5 小结

第五章 结合率失真优化的码率控制

5.1 率失真模型

5.2 结合率失真优化的码率控制算法

5.3 实验结果及分析

5.4.1 实验一

5.4.2 实验二

5.4 小结

第六章 恒定质量约束条件下的码率控制

6.1 主观质量控制

6.1.1 场景检测

6.1.2 宏块类型分类

6.2 多道编码

6.3 实验结果及分析

6.4 小结

第七章 总结

参考文献

附录

攻读博士学位期间发表的论文

致谢

作者简历

发布时间: 2006-12-27

参考文献

• [1].分级预测视频编码感知质量优化研究[D]. 公衍超.西北工业大学2017
• [2].高效视频编码H.265/HEVC率失真优化关键技术研究[D]. 杨楷芳.西北工业大学2017
• [3].基于运动分析的高性能视频编码（HEVC）优化[D]. 肖巍.西安电子科技大学2016
• [4].高性能视频编码中的低复杂度算法研究[D]. 单娜娜.西北工业大学2016
• [5].高效率视频编码HEVC的优化研究[D]. 李宇琛.北京邮电大学2018
• [6].基于率失真优化的视频编码方法研究[D]. 高艳博.电子科技大学2018
• [7].H.265/HEVC视频编码率失真优化技术研究[D]. 贺竞.西安电子科技大学2017
• [8].立体视频编码中的关键技术研究[D]. 朱仲杰.浙江大学2003
• [9].可伸缩视频编码中的基础算法研究[D]. 杨志杰.中国科学院研究生院（软件研究所）2004
• [10].基于小波变换的图像和视频编码的研究[D]. 孙朝晖.中国海洋大学2004

相关论文

• [1].面向高性能视频编码标准的率失真优化技术研究[D]. 李斌.中国科学技术大学2013
• [2].面向3G的H.264/AVC压缩视频通信技术研究[D]. 柳林.浙江大学2006
• [3].视频编码关键技术研究[D]. 戴声奎.华中科技大学2005
• [4].基于变换的视频编码与率失真分析[D]. 张江山.华中科技大学2003
• [5].基于对等模式的资源定位技术研究[D]. 李东升.国防科学技术大学2005
• [6].视频编码中码率控制的研究及应用[D]. 唐田野.电子科技大学2006
• [7].基于H.264/AVC的可伸缩视频编码及其相关技术研究[D]. 李志刚.上海大学2005
• [8].AVS视频编解码芯片关键部件的体系结构研究与设计[D]. 生滨.哈尔滨工业大学2006

标签：变换论文;  量化论文;  率失真优化论文;  码率控制论文;  位分配论文;  缓冲区论文;