基于多视点视频编码运动估计的研究

摘要

H.264/AVC作为先进的视频编码标准，在追求编码效率的同时也能提供非常好的视频质量，是非常高效的视频压缩编码方法。H.264/AVC在编码质量和压缩比上都比原有的视频编码标准有明显的提高，在相同主观质量的前提下，编码效率比H.263和MPEG-4提高了50％左右，并且具有更好的网络友好性。基于H.264/AVC的多视点视频编码MVC是H.264/AVC的第四个增修案。多视点视频是由摄像机阵列从不同角度拍摄同一场景得到的一组视频信号，它增加了景物深度、信息表征，包含了丰富的3D场景信息，满足了人们对视频场景自然和真实再现的需求，成为近年来视频领域的研究热点之一。多视点视频的数据量随着摄像机数目的增加而线性增加，如何有效地对多视点视频序列进行编码成为制约多视点视频编码应用的关键问题。多视点视频编码中运动估计过程花费的时间占总编码时间的大部分，因此，如何有效地进行运动估计，减少运动估计花费的时间，提高编码效率，也是多视点视频编码的关键问题。
　　 本文提出一种自适应提前终止运动估计的多视点视频编码算法，所提算法能够在保证视频质量的同时有效地提高编码效率。本文首先分析了多种传统多视点视频编码算法及存在的不足，然后利用多视点视频序列编码图像组(Group ofPicture，GOP)中各帧图像在编码时率失真代价函数与整个GOP组率失真代价函数的关系，提出一种自适应提前终止阈值的设定方法，进而形成一种自适应提前终止运动估计的算法。本文算法在JVT的MVC编码测试平台JMVC上实现。实验结果表明，本文提出算法在编码视频各项性能参数基本不变的基础上大大减少了编码时间，有效地提高了编码效率，同时也说明了此算法具有良好的鲁棒性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 多视点视频及其应用

1.2.1 多视点视频

1.2.2 多视点视频的应用

1.3 多视点视频编码分类

1.3.1 基于“块”的编码方法

1.3.2 基于“对象”编码方法

1.4 本文的主要研究内容和成果

第二章 H.264/AVC视频编码标准

2.1 H.264/AVC简介

2.2 H.264/AVC的结构

2.2.1 档次和级

2.2.2 编码数据格式

2.2.3 参数图像

2.2.4 片和片组

2.3 H.264/AVC编码器和解码器

2.3.1 H.264/AVC编码器

2.3.2 H.264/AVC解码器

2.4 H.264/AVC的关键技术

2.4.1 帧内预测

2.4.2 帧间预测

2.4.3 整数变换和量化

2.4.4 熵编码

2.4.5 去方块滤波

2.4.6 码率控制

2.5 本章小结

第三章 基于H.264/AVC的多视点视频编码

3.1 多视点视频编码(MVC)预测结构

3.1.1 Group-of-GOP预测结构

3.1.2 连续视点预测结构

3.1.3 分解式预测结构

3.1.4 Hierarchical B预测结构

3.2 视差矢量预测与运动跳过模式

3.2.1 视差矢量预测

3.2.2 运动跳过模式

3.3 多视点视频编码(MVC)的评价指标

3.3.1 比特率(码率)

3.3.2 客观质量的评定

3.3.3 主观质量的评定

3.4 本章小结

第四章 经典运动估计算法及分析

4.1 运动估计的基本原理

4.1.1 运动估计

4.1.2 提高运动估计效率的方法

4.2 经典快速搜索模型算法

4.2.1 三步搜索法(Three-Step Search,TSS)

4.2.2 菱形搜索算法(Diamond Search,DS)

4.2.3 混合的非对称多六边形搜索算法(UMHexagonS)

4.3 传统提前终止策略

4.4 结合视觉几何的搜索算法

4.4.1 基于对极几何的视差估计

4.4.2 基于校正对极线的搜索方法

4.5 本章小结

第五章 基于多视点视频编码的自适应提前终止运动估计

5.1 问题描述

5.2 背景分析

5.3 自适应终止方法概述

5.3.1 自动设定终止阈值的方法

5.3.2 自适应提前终止算法流程

5.4 实验结果及分析

5.4.1 测试平台及测试条件

5.4.2 视频主观质量结果

5.4.3 视频客观质量结果

5.5 实验结论

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 可改进的方向

致谢

参考文献

在读期间研究成果