论文题目: 视频编码算法研究及其无线传输实现
论文类型: 博士论文
论文专业: 信号与信息处理
作者: 鲁照华
导师: 李华
关键词: 视频分割,运动估计,转换编码,前向调度,功率控制
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着信息技术的发展和社会的进步,人类对信息的需求越来越丰富,人们希望无论何时何地都能够方便、快捷、灵活地通过语音、数据、图像与视频等多种方式进行通信。视觉信息给人们直观、生动的形象,图像/视频的传输更受到人们广泛地关注。虽然第三代移动通信系统的出现和IP网络的迅速发展,使得视频通信正逐步成为无线通信的主要业务之一,然而,实际的无线和IP信道会导致误码产生,例如:无线信道中的多径衰落产生误码和IP信道上的阻塞丢包等。由于信道带宽的限制,视频通信的数据往往是压缩编码以后的数据,而压缩以后的数据对误码非常敏感,造成误码环境下重建图像质量严重下降。另外,手持设备的可用资源是有限的,采用传统的视频压缩算法会耗费大量的系统资源而导致视频通信无法开展。因此,必须研究高效的视频编码算法和无线传输方法来实现无线视频通信。视频压缩方面,本文以基于对象的MPEG-4视频压缩标准为研究对象,提出利用空域、时域信息自动分割视频序列中运动物体的算法,基本思想是利用相邻两帧图像的帧差信息粗略检测出运动物体,引入梯度滤波、背景生成等方法实现目标的初始化,再对分割目标进行跟踪,以减小运算量,处理结果表明该方法取得较好的分割效果;提出一种预测质量可控的快速运动估计算法,利用运动矢量的空间、时间相关性,通过预测初始搜索中心位置、判定是否为静止宏块、调整搜索窗口、预测质量可控的渐进式块匹配准则搜索等步骤进行运动估计,并引入调节函数在预测质量和搜索速度之间增加了可控性,实验结果表明本算法大大减少了计算量,明显提高了运算速度,且具有很好的重建视频图像质量;研究视频转换编码问题,提出了两种快速运动矢量重估算法,分别基于空间分辨率变换和时间分辨率变换,算法利用已有运动信息和DCT变换的直流系数进行运动估计,可明显减少运算量,提高编码速度,并获得了与全搜索算法接近的重建视频图像质量。无线传输实现方面,本文研究基于CDMA技术的EV-DO Rel.0标准的传输系统中的前向调度策略、反向链路速率控制、功率控制等关键技术,参与EV-DO系统中信道板软件的开发设计工作,目前已实现视频广播和点播的功能,并在该无线系统采用上述视频算法编码视频流以适应无线网络带宽的变化,结果表明上述视频算法增强了编码视频流对无线网络带宽变化的适应性。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 视频标准的发展
1.3 MPEG-4 视频编码标准
1.3.1 MPEG-4 标准的基本内容
1.3.2 几个主要的概念
1.3.2.1 视频对象（Video Object，简称VO）
1.3.2.2 视频对象平面（Video Object Plane，简称VOP）
1.3.2.3 视频对象层（Video Object Layer，简称VOL）
1.3.2.4 场景（Scene）
1.3.3 基于对象的视频编码方法
1.3.4 MPEG-4 视频编码的关键技术
1.3.4.1 视频对象的分割
1.3.4.2 任意形状图像区域的编码
1.3.4.3 运动估计技术
1.3.5 MPEG-4 视频编码应用领域
1.3.5.1 MPEG-4 标准的应用目标
1.3.5.2 MPEG-4 基于对象视频编码的优点
1.3.5.3 MPEG-4 的应用领域
1.4 CDMA2000 1XEV-DO标准
1.4.1 扩频通信
1.4.1.1 扩频通信的基本原理
1.4.1.2 扩频通信的理论基础
1.4.1.3 处理增益与抗干扰容限
1.4.2 蜂窝移动通信与CDMA通信系统的进展
1.4.3 1xEV-DO标准
1.4.3.1 CDMA2000 无线侧标准演进过程
1.4.3.2 1xEV-DO Rel.0 标准
1.4.4 1xEV-DO Rel.0 标准中的关键技术
1.4.4.1 前向调度策略
1.4.4.2 反向链路速率控制
1.4.4.3 功率控制
1.5 论文组织结构
1.6 论文主要贡献
第二章 视频序列中运动物体的自动分割
2.1 技术背景
2.1.1 图像分割算法的发展概况
2.1.2 视频序列分割算法的发展概况
2.1.2.1 运动对象的分割
2.1.2.2 运动对象的跟踪
2.2 视频序列中运动物体的自动分割算法
2.2.1 算法目的
2.2.2 算法内容
2.2.2.1 算法流程图及说明
2.2.2.2 运动对象初始化
2.2.2.3 运动对象更新
2.2.3 实验结果
2.3 本章小结
第三章 一种预测质量可控的快速运动估计搜索算法
3.1 技术背景
3.1.1 全搜索块匹配算法
3.1.2 基于搜索位置数减少的快速块匹配算法
3.1.2.1 三步搜索法（TSS）
3.1.2.2 二维对数搜索法（2DLOG）
3.1.2.3 共扼方向搜索法（CSA）
3.1.2.4 新三步搜索法（NTSS）
3.1.2.5 四步搜索法（455）
3.1.2.6 环状搜索法（DS）
3.1.3 搜索位置数不变基于像素迭代的快速块匹配算法
3.1.3.1 交替降采样搜索算法（ASSA）
3.1.3.2 标准化局部失真搜索算法（NPDS）
3.2 预测质量可控的快速运动估计搜索算法（PQAS）
3.2.1 算法目的
3.2.2 算法内容
3.2.2.1 算法流程图及说明
3.2.2.2 初始搜索中心位置的预测
3.2.2.3 静止宏块的判定
3.2.2.4 搜索窗口的调整
3.2.2.5 当前宏块采样模式的选择
3.2.2.6 预测质量可控的渐进式块匹配运算
3.2.3 实验结果
3.2.4 视频编码的快速实现
3.2.4.1 预滤除全零DCT系数块算法
3.2.4.2 SSE技术简介
3.2.4.3 SSE实现快速视频编码
3.3 本章小结
第四章 视频转换编码中的快速运动矢量重估算法
4.1 技术背景
4.1.1 码率变换
4.1.2 空间分辨率变换
4.1.3 时间分辨率变换
4.1.4 抗误码转换
4.2 空间、时间分辨率转换编码中的快速运动矢量重估算法
4.2.1 算法目的
4.2.2 算法内容
4.2.2.1 空间分辨率转换编码中的快速运动矢量重估算法（SFMVRE）
4.2.2.2 时间分辨率转换编码中的快速运动矢量重估算法（TFMVRE）
4.2.3 实验结果
4.3 本章小结
第五章 基于EV-DO REL.0 标准的视频无线传输实现
5.1 EV-DO系统关键技术研究
5.1.1 前向调度策略
5.1.1.1 Proportional Fair Scheduler算法
5.1.1.2 G-fair Scheduler算法
5.1.1.3 实验结果
5.1.2 反向链路速率控制
5.1.2.1 原理分析
5.1.2.2 实验结果
5.1.3 功率控制
5.1.3.1 开环功率控制
5.1.3.2 闭环功率控制
5.1.3.3 实验结果
5.2 EV-DO系统设计
5.3 视频无线传输实现
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要工作和贡献
6.2 有待进一步研究的问题
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
攻读博士学位期间申请的专利
参加科研情况说明
致谢
发布时间: 2007-07-10
参考文献
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- [2].码流语法结构受限的视频编码算法优化技术研究[D]. 殷海兵.上海交通大学2007
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- [6].无线视频传输关键技术研究[D]. 张珍明.华中科技大学2006