整数时域重叠变换算法及其在视频和图像压缩中的应用

论文摘要

本文主要研究时域重叠变换理论及其在视频和图像压缩中的应用。随着基于N-ISDN和无线信道的视频通讯需求的增长,低比特率下的视频压缩方法已经成为热点研究课题。然而,基于DCT的传统视频压缩方法由于在低比特率下出现块失真严重影响恢复视频质量。目前,基于小波变换的压缩方法被广泛的应用于图像和视频压缩中。但是,基于小波的压缩方法大多计算量高、存储需求大,很难满足低存储容量或低复杂度要求的场合。本文以二进整数DCT为基础,利用提升原理,提出时域双正交重叠变换的整数实现算法（binTDLT）,其计算只需要移位和加法运算,计算量仅为整数9-7小波变换的41%。结合重叠块运动估计和运动补偿,提出一种新的基于binTDLT的视频压缩方案。该方案继承了基于块的传统视频编码的各种优点,采用一种低复杂度的类零树编码方法,存储开销较小,计算复杂度适中。仿真实验结果表明,与基于DCT的方法相比,能够有效降低低比特率下重建视频的块失真,对运动场景变化较大的视频序列,压缩性能优于基于小波变换的3D-SPIHT方法。针对由于人为分块和分组所造成的图像和视频压缩中的边界失真问题,本文将重叠滤波的方法引入到图像和视频压缩系统中。结合空间重采样的方法（RBC）,提出一种基于重叠滤波的低复杂度遥感图像压缩方法（LFRC）,该方法的主要特点是恢复图像的高保真和压缩算法的低运算复杂度。实验结果表明,采用同样的编码方法,经LFRC压缩后重建图像的峰值信噪比（PSNR）普遍高于RBC,主观质量有明显改善,对边缘和细节的保持能力超过了运算量更多的SPIHT算法,因此十分适合高速、实时图像压缩。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 图像压缩概述
• 1.1.1 信息熵编码原理
• 1.1.2 图像压缩编码方法的分类
• 1.2 数字视频压缩基础
• 1.2.1 数字视频
• 1.2.2 视频编码系统概述
• 1.2.3 采用时间预测和变换编码的视频编码
• 1.3 视频压缩的国际标准及发展现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 重叠变换及其快速算法
• 2.1 Euclidean 算法与矩阵分解的提升格式
• 2.1.1 Euclidean 算法
• 2.1.2 矩阵的提升分解
• 2.2 DCT、小波变换及其快速实现
• 2.2.1 DCT 及其快速算法
• 2.2.2 小波变换的快速实现
• 2.3 重叠变换及其快速实现
• 2.3.1 重叠变换的定义
• 2.3.2 时域双正交重叠变换的二进整数实现算法（binTDLT）
• 2.3.3 binTDLT 和DCT、小波变换的比较
• 第三章 基于整数时域双正交重叠变换的视频压缩
• 3.1 基本理论框架
• 3.1.1 重叠分割
• 3.1.2 重叠块运动估计和运动补偿（OBME/OBMC）
• 3.1.3 基于TDLT 的OBME/OBMC 的快速实现
• 3.2 实验结果与分析
• 第四章 重叠滤波在图像和视频编码上的应用
• 4.1 重叠滤波（Lapped Filtering）
• 4.2 视频压缩中图像组（GOP）边界的重叠滤波处理
• 4.3 基于重叠滤波的低复杂度遥感图像压缩
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 硕士阶段的主要工作