论文题目: 视频编码及转换编码码率控制算法的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 信号与信息处理
作者: 郭映
导师: 李桂苓
关键词: 转换编码,码率控制,量化参数,率模型,视觉特性
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着数字音、视频及多媒体技术的发展,迫切需要压缩巨大的视频信号数据量,适用于不同应用领域的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.26x等国际编码标准应运而生。另一方面,为了适应用户终端的多样性以及网络自身的传输特性,需要将已压缩的视频码流进行转换,即转换编码,以实现网络间资源共享。将经过压缩的视频数据进行远程传输时,需要考虑网络拥塞、信道带宽及终端处理能力。码率控制策略的目的就是通过调整编码端的编码参数,保证信道正常传输,并获得尽可能好的图像质量。作为对视频转换编码及码率控制研究的基础,本文首先介绍了几种主要的视频编码标准。接着,对影响输出码率的因素进行了分析。第三章讲述了几种典型视频编码标准建议的码率控制策略,为提出新控制算法打下基础。论文从低码率视频编码码率控制入手,提出了码率控制新算法,包括:帧层比特率分配策略优化,即根据目标码率的要求,给不同类型帧分配不同编码比特数,以减少跳帧数;利用人的视觉特性,提出基于宏块层的码率控制策略,即引入宏块层视觉修正因子及视觉加权矩阵;通过分析图像失真与量化顺序之间的关系,以及视频编码标准中的比特流语法,进一步提出了一种量化参数自适应宏块层码率控制新算法,该算法与传统量化顺序以扫描为基础不同,是按复杂度确定宏块量化顺序。实验结果显示,新算法的主、客观图像质量均有所改善。本文在研究转换编码码率控制策略前,先对转换编码结构进行了详细介绍,以搭建一个良好的实验平台。通过分析不同编码标准的特点、码流结构和解码信息,提出了适用于异类转换编码的码率控制策略。文中以MPEG-2到H.263/MPEG-4转换编码为例,利用MPEG-2解码信息,结合H.263/MPEG-4编码标准建议的码率控制策略及本文提出的改进算法,实现了输出码率的有效控制,并改善了重建图像的主、客观质量。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
1.1 数字视频编码标准及其进展
1.1.1 数字视频压缩编码的必要性
1.1.2 数字视频编码标准的进展
1.2 视频压缩码率控制算法的发展与研究现状
1.3 课题研究的背景和目的
1.4 论文主要研究工作
1.5 论文创新点
第二章 码率控制因素分析
2.1 变换编码
2.2 运动补偿帧间预测
2.2.1 图像编码类型
2.2.2 运动估值与运动补偿
2.3 量化步长
2.4 人的视觉特性
2.5 本章小结
第三章 码率控制策略
3.1 码率控制
3.2 率失真理论及其近似模型
3.3 MPEG-2 TM5 的码率控制策略
3.3.1 目标比特分配
3.3.2 码率控制
3.3.3 自适应量化
3.4 H.263 TMN8 的码率控制策略
3.4.1 跳帧
3.4.2 帧层码率控制
3.4.3 宏块层码率控制
3.4.3.1 率失真模型
3.4.3.2 宏块层码率控制
3.5 MPEG-4 VM18 的码率控制策略
3.5.1 VM18 码率控制模型
3.5.1.1 二阶率模型的理论依据
3.5.1.2 MPEG-4 VM18
3.5.2 基于二阶率模型的码率控制算法
3.6 本章小结
第四章 码率控制算法研究
4.1 视觉加权矩阵
4.2 帧层码率控制
4.3 宏块活动性
4.4 宏块层码率控制
4.4.1 编码标准中的量化方式
4.4.2 失真与量化顺序
4.4.3 宏块层码率控制
4.4.4 算法实现
4.5 码率控制算法综合应用
4.6 本章小结
第五章 转换编码器及其结构
5.1 引言
5.2 码率转换
5.3 空间分辨率转换
5.4 时间分辨率转换
5.5 本章小结
第六章 转换编码中的码率控制
6.1 概述
6.2 解码信息的提取
6.2.1 视觉特性
6.2.2 图像复杂度
6.3 转换编码关键技术的研究
6.3.1 MPEG-2 码流结构特点
6.3.2 H.263 码流结构特点
6.3.2.1 H.263 的码流结构
6.3.2.2 H.263 支持的图像格式
6.3.2.3 运动估值和运动补偿
6.3.3 MPEG-4 码流特点
6.3.4 运动矢量和宏块类型
6.3.4.1 运动矢量
6.3.4.2 宏块类型
6.4 MPEG-2、MPEG-4、H.263 的异同
6.5 MPEG-2 到H.263 转换编码
6.5.1 视觉特性引入
6.5.2 解码信息的利用
6.5.3 改进算法的引入
6.6 MPEG-2 到MPEG-4 转换编码
6.7 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读博士期间发表论文及参加的科研项目
致谢
发布时间: 2006-05-24
参考文献
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