數(shù)字視頻DCT域轉(zhuǎn)碼技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)階段在數(shù)字視頻通信領(lǐng)域存在多種圖像編碼標準,這些標準除語法格式不同外,在壓縮效率、輸出碼率、圖像格式等方面也不完全相同,它們分別適用于不同的網(wǎng)絡環(huán)境、解碼器和監(jiān)視器.當已有的壓縮碼流格式與當前的使用環(huán)境或客戶端需要不同時,則要求能夠?qū)⒁延械拇a流無縫地轉(zhuǎn)換成滿足需要的格式,這就是視頻轉(zhuǎn)換編碼,簡稱轉(zhuǎn)碼. 早期的轉(zhuǎn)碼技術(shù)主要關(guān)注于降低視頻流的碼率以適應信道傳輸帶寬的要求;而隨著時間的變遷,移動視頻得到越來越廣泛地應用,其有限的顯示

2、能力,也使得降低圖像分辨率和視頻幀率的轉(zhuǎn)碼也成為重點研究方向.最直觀的轉(zhuǎn)碼方法是把兩個獨立的視頻解碼器和編碼器相級聯(lián),將輸入視頻完全解碼,還原出視頻像素域的信號,然后再根據(jù)客戶端要求或信道帶寬不同進行第二次壓縮,得到指定格式的碼流.這種像素域轉(zhuǎn)碼方法存在計算復雜、幀緩存大和轉(zhuǎn)碼延時長等不足,因而近年來轉(zhuǎn)碼技術(shù)研究的焦點逐漸集中到.DCT域轉(zhuǎn)碼,利用DCT變換的線性特點,將轉(zhuǎn)碼過程轉(zhuǎn)移到DCT域來實現(xiàn). 本文主要針對DUT域視頻轉(zhuǎn)

3、碼技術(shù)的幾個關(guān)鍵點展開研究,主要包括幀率變換轉(zhuǎn)碼、圖像分辨率變換轉(zhuǎn)碼、不同編碼標準之間變換的語法轉(zhuǎn)碼以及結(jié)合幾種轉(zhuǎn)碼過程的聯(lián)合轉(zhuǎn)碼技術(shù)等.主要研究工作概括如下: 本文首先對視頻編碼和轉(zhuǎn)碼技術(shù)的發(fā)展進行了回顧,歸納了轉(zhuǎn)碼技術(shù)研究的一些關(guān)鍵問題,并對其進行了分類整理.針對DCT域轉(zhuǎn)碼的幾個基礎理論展開討論,分析DCT變換的性質(zhì)與特點,以此來推導DCT域整像素和半像素的運動補償算法;分析推導DCT域運動估計問題,討論將其應用到轉(zhuǎn)碼重建

4、運動向量中的可行性;對幾種DCT域轉(zhuǎn)碼結(jié)構(gòu)的漂移誤差進行了定量分析. 針對幀率變換轉(zhuǎn)碼技術(shù)研究,給出一個視頻幀率下采樣轉(zhuǎn)碼的基本模型,詳細分析丟棄參考幀幀率下采樣和丟棄非參考幀幀率下采樣的兩種轉(zhuǎn)碼方案.對幀率下采樣的運動向量重建算法展開研究,提出一種完全在DCT域?qū)崿F(xiàn)的帶宏塊再編碼模式重判決的幀率下采樣算法(MCMR算法),根據(jù)參考塊在被丟棄幀中覆蓋面積和位置,來重新判決宏塊的編碼類型和重建運動向量,并對轉(zhuǎn)碼后的預測殘差進行更新

5、;該算法省去了IDCT和DCT過程,有效地降低了轉(zhuǎn)碼復雜度,以犧牲很少的碼率為代價獲得了非常可觀的圖像質(zhì)量提高. 針對圖像分辨率變換轉(zhuǎn)碼技術(shù)研究,通過分析圖像分辨率下采樣變換的信號處理基礎推導像素域圖像分辨率下采樣方法;對DCT域圖像分辨率轉(zhuǎn)碼過程中所涉及運動向量重建、圖像紋理數(shù)據(jù)的下采樣以及轉(zhuǎn)碼誤差的消除等關(guān)鍵技術(shù)展開研究.提出了一種基于宏塊運動方向一致性的圖像分辨率下采樣轉(zhuǎn)碼算法,通過對輸入碼流中宏塊運動方向的一致性進行判斷

6、,將部分運動方向非常分散的幀問編碼宏塊在分辨率下采樣后轉(zhuǎn)變?yōu)閹瑑?nèi)編碼宏塊.實驗表明:相比于已有分辨率下采樣轉(zhuǎn)碼算法,本文算法能夠獲得接近0.5dB左右的圖像質(zhì)量提高,PSNR性能有著比較明顯的優(yōu)勢. 研究了視頻在不同編碼標準之間變換的轉(zhuǎn)碼技術(shù),對MPEG-2到MPEG-4標準之間語義層轉(zhuǎn)碼技術(shù)進行分析,對組合幀率、分辨率、語法等多種變換的聯(lián)合轉(zhuǎn)碼技術(shù)展開研究,分析語法轉(zhuǎn)碼中幀率下采樣與幀類型變換組合的運動向量重建辦法.提出一種組