[發(fā)明專利]一種基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精化的分布式視頻編碼方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110281532.3
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號(hào): CN102291582A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊波;門愛東;邸金紅;陳曉博;葉鋒;張鑫明;肖賀;范曼曼;秦雯
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N7/26
• 分類號(hào): H04N7/26
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于視頻壓縮技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精化的分布式視頻編碼方法。

背景技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，近來涌現(xiàn)出許多具有嶄新特點(diǎn)的多媒體應(yīng)用設(shè)備，如無線視頻傳感器監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)攝像手機(jī)和便攜式攝像機(jī)等，這些多媒體應(yīng)用設(shè)備在存儲(chǔ)容量、計(jì)算能力和功率資源等方面都受到很大的限制，需要簡單的編碼器以節(jié)省功率。

分布式視頻編碼(Distributed?Video?Coding，DVC)將耗時(shí)耗功率的運(yùn)動(dòng)估計(jì)/補(bǔ)償從編碼端移到解碼端，具有與傳統(tǒng)的幀內(nèi)編碼方式相似的低編碼復(fù)雜度以及遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于幀內(nèi)壓縮性能的特點(diǎn)，為以上應(yīng)用場合提供了很好的解決方案。DVC是基于Slepian和Wolf提出的分布式無損編碼理論與Wyner和Ziv提出的使用解碼端邊信息的有損編碼理論，前者的主要思想是對視頻幀在編碼端進(jìn)行獨(dú)立編碼而在解碼端進(jìn)行聯(lián)合譯碼，這樣就避免了在編碼端進(jìn)行幀間預(yù)測編碼，從而降低編碼端的復(fù)雜度；后者的主要思想是在解碼端使用已譯碼的視頻幀來產(chǎn)生邊信息，使用邊信息來利用當(dāng)前幀與邊信息之間的相關(guān)性來對當(dāng)前幀進(jìn)行譯碼。目前比較典型的分布式視頻編解碼方案，如圖1所示，主要是基于像素域的Wyner-Ziv視頻編解碼框架、基于DCT變換域的Wyner-Ziv視頻編解碼框架和PRISM視頻編解碼框架。前兩種編碼方案是由斯坦福大學(xué)的Bernd?Girod研究小組提出的，其分布式視頻編碼方案主要是基于幀層并在解碼端通過反饋信道來進(jìn)行速率控制的；第三種編碼方案是由加利福尼亞大學(xué)的Kannan?Ramehandran研究小組提出的，其分布式視頻編碼方案PRISM是根據(jù)該視頻編碼的幾個(gè)特點(diǎn)命名的，其中P表示高效(Power-efficient)，R表示魯棒(Robust)，I表示高壓縮率(hIgh-compression)，SM表示綜合多媒體編碼(Syndrome-basedMultimedia?coding)，PRISM視頻編碼是基于塊層并在編碼端進(jìn)行碼率控制的。

DVC的技術(shù)難點(diǎn)在于如何在解碼端生成精確的邊信息。一方面，在Slepian-Wolf壓縮環(huán)節(jié)，邊信息越精確，需要的信道碼的校驗(yàn)比特越少，因而壓縮性能越好；另一方面，在量化重構(gòu)中，DVC中的量化重構(gòu)值取期望值E(x|y)，當(dāng)邊信息y在x的量化區(qū)間時(shí)，將y作為x的重構(gòu)值，否則，在x的量化區(qū)間中取與y最接近的值為x的重構(gòu)，所以說，邊信息越精確，量化重構(gòu)值越接近于主信息的原始值。目前提出了很多算法用來提高DVC系統(tǒng)的性能：Dong?Yoon?Kim等提出了一種使用種子塊生成邊信息的算法，當(dāng)SI接近于目標(biāo)圖像，在解碼端可以取得圖像更好的重建圖像，從而提高壓縮比；Marco?Cagnazzo等提出了一個(gè)新穎的差分運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，它可以應(yīng)用于WZ視頻編碼方案的解碼端，而無需增加編碼速率；雖然這些算法可以在一定程度上提高DVC的壓縮性能，但是，在仍然存在邊信息質(zhì)量差和率失真性能低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種能夠提高邊信息質(zhì)量和率失真性能的基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精化的分布式視頻編解碼方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精化的分布式視頻編碼方法，包括以下步驟：

(1)在編碼端將視頻序列分成關(guān)鍵幀和WZ幀，然后對WZ幀進(jìn)行DCT變換、量化和Turbo編碼；

(2)在解碼端，關(guān)鍵幀采用H.264幀內(nèi)解碼，使用改進(jìn)的三維遞歸運(yùn)動(dòng)搜索方法產(chǎn)生前向和后向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償圖像，然后采用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償內(nèi)插法生成邊信息解碼WZ幀。

而且，所述WZ幀為棋盤格式分割的WZ幀，WZ幀內(nèi)包括間隔分布的子集X_2i¹和X_2i²，且：X_2i＝X_2i¹+X_2i²。

而且，所述改進(jìn)的三維遞歸運(yùn)動(dòng)搜索方法用于對解碼端運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行搜索，包括以下步驟：

(1)在關(guān)鍵幀和關(guān)鍵幀之間進(jìn)行前向遞歸搜索，關(guān)鍵幀為當(dāng)前預(yù)測幀，為參考幀，擁有最小SAD值的參考?jí)K對應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量即為當(dāng)前預(yù)測塊的前向運(yùn)動(dòng)矢量V_f；

(2)在關(guān)鍵幀和關(guān)鍵幀之間進(jìn)行后向遞歸搜索，關(guān)鍵幀為參考幀，為當(dāng)前預(yù)測幀，通過遞歸搜索得到預(yù)測塊的后向運(yùn)動(dòng)矢量V_b；