码率型转码辅助的压缩视频空间分辨率转换方法

摘要

在普适多媒体计算环境下，由于不同接收终端有着不同的屏幕尺寸，无线视频网络在传输前需要对视频分辨率进行转换。空间分辨率转码是解决此问题的一种有效途径。为了减少计算量，转码过程中需要重用解码原压缩码流时得到的运动矢量和宏块模式等信息。但是，在进行空间分辨率转换时，无论是像素域转码，还是压缩域转码，由于转码前后视频流的空间分辨率不一致，都很难有效地利用这些信息，导致转码所得视频的质量大幅下降。因而迫切需要发展新的视频空间分辨率转换方法，在改善视频质量的同时，保持相对较低的计算复杂度。
　　 利用视频的空间分辨率亚采样和视频流码率的减少在频域上的等价性，提出一种码率型转码辅助的视频空间分辨率转换(TARC)方法。与传统空间分辨率转码方法不同，其在进行转换时先不改变视频的空间分辨率，而是直接通过解码器对压缩视频流进行解码，再利用解码得到的视频运动矢量和宏块模式，根据目标空间分辨率对应的码率对视频进行重新编码，即利用码率型转码先把源压缩视频流转为目标空间分辨率对应的压缩视频流，而将视频序列的重采样放在用户端播放之前实现。在对解码视频流进行重新编码时，主动把帧间编码帧的部分高频离散余弦变换（DCT）系数置零，在隐式实现频域亚采样的同时，保持了视频信号空间分辨率不变，从而避免了运动矢量和宏块模式合成不精确的问题。而且，由于被主动置零的高频系数无需进行计算和编码，因而也有利于减少计算量和传输带宽。同时，由于接收端的重采样分辨率与码率型转码中频域亚采样的分辨率相匹配，因而可以有效抑制重采样引起的混叠效应，保证视频质量。
　　 实验结果表明，使用本方法可以显著提高视频空间分辨率转换后的率失真性能。与传统视频空间分辨率转码所得结果相比，转换视频的峰值信噪比（PSNR）平均能提高2dB左右，而且易于实现任意比例的空间分辨率转换，从而能够更好地支持多媒体流适应应用。
　　 本研究工作得到国家自然科学基金项目“嵌入式多媒体流计算的自适应机制与跨层优化（编号：60873029）”、湖北省自然科学基金项目“质量驱动的无线视频流转码理论与实时码率调节机制（编号：2010CDB01604）”和华中科技大学自主创新研究基金项目（编号：2010MS014）的支持。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 码率型转码辅助的视频空间分辨率转换方法

3 码率型转码辅助视频空间分辨率转换过程优化

4 实验结果与分析

5 总结与展望

致谢

参考文献

附录