基于感兴趣区域可分级视频编码研究

论文摘要

可分级视频编码方法(Scalable Video Coding)是一种高级的视频编码方法，它的基本思想是形成一个具有基本图像质量的基本层，以及一个或多个具有额外信息的增强层。基本层和增强层之间存在着制约关系。解码端在接收到了基本层之后能够单独进行解码，但增强层需要用到基本层的数据，与基本层共同解码，才能得到增强后的图像效果。对于采用可分级视频编码方法的系统来说，编码端可以对信道状况不好的用户发送基本层数据，而对于占用带宽较高的用户发送基本层数据和增强层数据，经过基本层和增强层的共同解码得到较好的图像质量。按照具体编码方法的不同，增强层可以在时间分辨率、空间分辨率、空间频率分辨率、信噪比等方面对基本层进行改善增强。首先，本文研究了可分级编码产生及发展的历史，特别是近几年来研究所取得的成果。本文对几种常见的可分级方法进行了软件实现，做了大量的实验并进行结果对比与分析。其次，根据实验结果发现增强层码率较高严重制约了可分级编码的广泛应用。对比近几年对可分级编码的各种改进措施，发现在可分级编码领域中，对增强层感兴趣区域有针对性地进行编码尚很少有人涉足。因此，本文深入研究了感兴趣区域(ROI)理论的发展现状，并结合可分级编码的具体需要，设计了空间频率内容重要性函数(SFC)、人脸重要性函数(FIF)和位置重要性函数(LIF)来提取感兴趣区域，并根据实际效果对设计的函数进行修正。最后，本文将设计的函数使用到可分级编码过程当中，用感兴趣区域理论来指导可分级编码，对空间可分级编码方法和信噪比可分级编码方法进行了此项实验。通过实验可以看到，在利用ROI理论对增强层编码进行指导后，增强层的码率得到大幅削减，而图像的细节得以保留，取得了预期的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 论文的组织
• 2 视频编码技术
• 2.1 视频压缩依据
• 2.2 视频压缩编码技术
• 2.2.1 变换编码
• 2.2.2 量化编码
• 2.2.3 预测编码
• 2.2.4 熵编码
• 2.3 国际视频编码标准
• 2.3.1 MPEG-X系列
• 2.3.2 H.26X系列
• 3 可分级视频编码实现与对比
• 3.1 可分级视频编码的产生原因
• 3.2 可分级视频编码的提出
• 3.3 空间可分级视频编码
• 3.3.1 空间可分级编码的流程
• 3.3.2 空间下采样
• 3.3.3 空间可分级编码的实现
• 3.4 时间可分级编码
• 3.4.1 时间可分级编码的原理
• 3.4.2 I/P帧时域可分级编码
• 3.4.3 I/P帧时间可分级编码的实现
• 3.5 数据分割可分级编码
• 3.6 信噪比可分级编码
• 3.6.1 信噪比可分级的原理
• 3.6.2 信噪比可分级编码的实现
• 3.7 精细粒度可分级编码
• 3.7.1 位平面编码方法
• 3.7.2 基于位平面编码的编解码器
• 3.8 混合可分级性
• 4 感兴趣区域研究与实现
• 4.1 人类视觉系统（HVS）
• 4.1.1 视觉的生理基础
• 4.1.2 视觉心理物理学
• 4.1.3 彩色视觉的模型
• 4.2 空间频率内容重要性函数（SFC）
• 4.2.1 图像信号在正交变换域中的统计特性
• 4.2.2 DCT变换系数的物理意义
• 4.2.3 基于全局变换系数的 SFC（G-SFC）
• 4.2.4 基于单块变换系数的 SFC（B-SFC）
• 4.3 人脸重要性函数（FIF）
• 4.3.1 FIF的算法描述
• 4.3.2 FIF的实验结果
• 4.4 位置重要性函数（LIF）
• 5 感兴趣区域可分级编码
• 5.1 感兴趣区域可分级编码流程
• 5.1.1 感兴趣区域空间可分级编码
• 5.1.2 感兴趣区域信噪比可分级编码
• 5.2 感兴趣区域可分级编码试验结果
• 5.2.1 感兴趣区域空间可分级编码结果
• 5.2.2 感兴趣区域信噪比可分级编码结果
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢