论文摘要
随着数字视频技术的发展,图像和视频编码技术逐渐发展成为专门的学科领域——图像压缩编码。图像编码的核心技术之一是对图像数据实施变换。自从1974年印度科学家提出离散余弦变换（DCT）以来,DCT无论在理论上还是在应用上都得到了长足的发展。特别是在应用领域中,DCT是现代图像压缩编码技术的核心基础,且已形成了技术标准,到目前为止DCT一直处于难以撼动的地位。图像与视频的压缩是以巨大的计算量作为代价的。虽然DCT性能较好,但其浮点运算问题一直是难以克服的问题。这些年来,寻求整数变换已成为图像和视频压缩中新的研究热点,并且已形成标志性成果。例如整数变换被最新的国际视频编码标准H.264采纳,我国的第一个音视频编码标准也采用了整数变换。然而,整数变换的构造方法与种类很多,怎样设计视频压缩中的整数变换,使其既有很好的变换性能又有很好的计算性能,就是一个技术难题。本文得出了一种新的整数变换的构造法,在整数正交变换的理论基础上,建立了一种结合能量集中率和去相关率的整数正交矩阵优化模型,并在该矩阵类中获得了应用于视频压缩的最优整数正交矩阵。为验证理论的正确性,本文采用MPEG-4标准的基本系统框架,将获得的最优整数正交矩阵应用于开源编解码器XVID,代替原有的DCT变换,并进行整数正交矩阵与DCT的对比实验。本文研究了该整数变换下的快速算法问题;通过对大量标准测试图像序列的训练和统计,构造了新变换下的量化矩阵;定义了一种在新的压缩方案下的新的压缩格式并完成了相应的应用软件;通过主观和客观两种方式分析多组测试序列,验证了理论评价结果的正确性。
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