无线视频传输中的视频编解码技术的研究与实现

摘要

近年来在通信和电视领域中发生了一系列巨大的变化：在通信领域中无线通信由于其具有的灵活性，方便性正在其可能实施的领域逐步取代有线通信；在电视领域模拟电视将逐步让位于数字电视已经成为了一种必然的发展趋势。我们与香港大学联合提出了无线视频传输这样一个项目，将无线通信应用于视频信号传输领域，在电视(视频)领域中引入数字化技术。在电视(视频)领域中引入数字化技术时带来了巨大的数据量，必须对视频数据进行压缩。 本课题是无线视频传输的一部分。研究和实现了视频数据压缩、视频信号的编解码和无线传输。由于MPEG-2适用于广播级的数字电视的编码和传送的特点，本课题选取MPEG-2标准的视频部分作为我们进行视频信号编解码的标准。本文的内容主要包括以下几个方面： (1)深入研究视频压缩、视频编解码的理论和技术。 (2)依据MPEG-2标准的视频部分，并结合无线传输的实际，编程实现编码码率可控的视频编码器。 (3)分别在Windows、Linux平台上编程实现了依据MPEG-2标准的视频解码器，该解码器充分考虑了无线传输的特点，能够将由无线网卡遵循其约定的网络传输协议接收而来的视频数据流实时、正确的进行解码并能够对无线传输环境变差的情况作出正确的反应和处理。 (4)针对视频信号面向无线传输的要求，研究并分析了渐进的精细可扩展性编码(PFGS)等面向传输的新型的视频编码算法。 本文对利用无线信道传输视频信号，以及在此基础之上的视频编解码理论的研究与实现具有一定的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1无线视频传输项目简介

1.2课题研究的目的、内容与意义

1.3国内外相关技术发展现状

1.3.1 MPEG-1标准简介

1.3.2 MPEG-4标准简介

1.3.3 MPEG-2标准简介

1.4主要研究内容与论文安排

第2章视频压缩基本原理

2.1视频压缩的必要性

2.2视频压缩的可行性分析

2.2.1空间冗余

2.2.2时间冗余

2.2.3信息熵冗余

2.2.4视觉冗余

2.2.5结构冗余

2.2.6知识冗余

2.3视频基本原理

2.3.1彩色感觉和规定

2.3.2视频显示

2.3.3逐行与隔行扫描

2.3.4图像子采样

2.4常用的视频压缩技术

2.5本章小结

第3章视频编解码技术研究

3.1 MPEG帧图像的类型

3.2视频数据流的结构

3.3帧内编码

3.3.1离散余弦变换(DCT)

3.3.2量化与Zig-zag扫描

3.3.3行程编码和熵编码

3.4帧间编码

3.5运动估计算法

3.5.1块匹配准则选取

3.5.2初始搜索点的选择

3.5.3运动搜索算法

3.5.4半像素运动估计

3.6本章小结

第4章MPEG-2标准的视频部分

4.1 MPEG-2标准简介

4.2 MPEG-2视频编码中的“级”与“类”

4.3视频数据结构

4.4视频码流语法

4.5解码算法

4.5.1可变长解码

4.5.2运动补偿

4.6本章小结

第5章视频编解码的实现

5.1视频编码器的实现

5.2视频解码器在Windows平台上的实现

5.3视频解码器在Linux平台上的实现

5.4视频的无线传输

5.5 SDL介绍

5.6本章小结

第6章MPEG面向网络和无线传输的新进展

6.1错误控制

6.2分层可扩展性编码

6.3精细的可扩展性编码(FGS)

6.4渐进的精细可扩展性编码(PFGS)

6.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明及使用授权书

致谢