基于H.264/AVC的空间分辨率转码算法研究

论文摘要

随着多媒体技术的广泛应用以及网络技术的迅猛发展,针对不同数字视频的应用,出现了越来越多的视频压缩编码标准,如针对视频存储和CD播放的MPEG-1视频压缩编码标准,针对数字电视广播的MPEG-2标准,针对低码率压缩的H.26X系列标准,以及目前比较流行的MPEG-4和H.264视频压缩编码标准,这些标准的出现解决了视频存储容量的限制和在视频传输中网络带宽的限制。但是这些标准除语法格式不同外,在压缩效率、输出码率、图像格式等方面也不完全相同,它们分别适用于不同的网络环境、解码器和监视器。当已有的压缩码流格式与当前的使用环境或客户端需要不同时,则要求能够将已有的码流转换成满足需要的格式,这就是视频转换编码,简称转码。本文在H.264/AVC视频压缩编码标准的研究基础上,对基于空间域的视频转码进行了研究。针对空间域视频转码中涉及的关键技术:视频转码框架,降低视频分辨率、运动矢量的重估计、宏块模式映射、图像内插算法等进行了深入的研究。主要研究工作概括如下:首先回顾了为降低视频传输带宽而提出的视频分级编码方法,通过分析分级编码的缺点,提出了进行视频转码的必要性。基于对传统的视频转码方法的研究,提出了一种新的基于空间域的视频转码框架,本框架大大降低了转码的复杂度。空域视频转码中的一个关键技术就是对视频进行降低分辨率的处理,算法的有效性将影响到视频转码后的漂移误差。为了获得视觉效果更好的降低视频分辨率的算法,通过对已有算法的研究,考虑到本文方法的应用环境,提出了像素绝对差之和最小算法来降低分辨率,仿真结果证实了本算法的有效性。在降低视频分辨率的过程中,同时要进行运动矢量的重估计过程。运动矢量的重估计也是影响漂移误差的一个关键因素。本文研究与分析了目前存在的运动矢量的重估计算法,通过实验仿真,从中选取了一种实验结果较好且运算复杂度较低的算法作为本文的运动矢量重估计算法。对于接收端视频分辨率的恢复算法,为了降低传统内插算法的复杂度,提高运算速度,提出了直接对应像素并中值滤波的方法,实验结果证明,本方法获得了较高的信噪比和很好的视觉效果。论文最后对全文进行了总结,并对下一步的研究工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 视频压缩编码的国际标准
• 1.2.1 MPEG系列标准
• 1.2.2 H.26X标准
• 1.3 主要研究内容及创新点
• 1.4 论文的结构安排
• 第二章 视频分级编码及转码
• 2.1 传统的可分级视频编码技术
• 2.1.1 空域分级编码
• 2.1.2 时域分级编码
• 2.1.3 信噪比分级编码
• 2.1.4 数据分割
• 2.1.5 基于对象的可分级编码
• 2.1.6 精细粒度可分级编码
• 2.2 视频转码研究
• 2.2.1 视频转码概述
• 2.2.2 传统视频转码方法
• 2.3 本文视频转码框架
• 2.4 本章小结
• 第三章 降低视频分辨率算法研究
• 3.1 传统的降低分辨率算法
• 3.1.1 空间域降低算法
• 3.1.2 压缩域降低算法
• 3.2 像素绝对差之和最小算法
• 3.3 实验结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 运动矢量的重估计及宏块模式映射
• 4.1 运动估计算法综述
• 4.2 运动矢量的重估计
• 4.2.1 运动矢量合成
• 4.2.2 运动矢量的精细化
• 4.2.3 实验结果分析
• 4.3 宏块模式选择
• 4.4 本章小结
• 第五章 内插算法研究
• 5.1 传统插值算法
• 5.1.1 最近邻插值法
• 5.1.2 双线性插值法
• 5.1.3 双三次插值法
• 5.2 频域插值算法
• 5.2.1 DCT域
• 5.2.2 小波域
• 5.3 对应像素并中值滤波算法
• 5.4 实验结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结束语与展望
• 6.1 对已完成工作的评价
• 6.2 对将来工作的建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学位论文
• 学位论文评阅及答辩情况表