数字视频压缩的算法研究——基于MPEG-4的运动估计和纹理编码技术的研究

摘要

多媒体技术正在迅速发展,应用领域不断拓展,与此同时产生了数据存储媒体和通信网容量小的矛盾,数字视频压缩技术作为解决这一矛盾的有效途径越来越受到重视.与之相适应,各种多媒体数据压缩编码标准也在不断地发展和完善.MPEG-4是现在最重要最有影响的多媒体数据压缩编码国际标准之一,基于对象的编码思想使其具有高压缩比、可扩展性、可交互性等许多优点,它代表着未来多媒体数据压缩编码的发展趋势.本文就是以MPEG-4标准为基础,对MPEG-4标准的核心部分——视频的压缩编码进行了两方面的重点研究:运动估计及补偿技术和纹理编码技术.首先对运动编码中常见的几种基于块的快速搜索算法,如三步法、四步法等进行分析研究,在此基础上以提高编码速率和压缩比为目的,提出了一种改进的四步算法,把它应用于原始视频的压缩,实验表明,该算法与传统的运动估计算法相比在大幅度减少搜索步数的同时还能保持较高的信噪比,且算法简单,能直接嵌入到大多数编码系统;在纹理编码的研究中,提出一种采用子带DCT对边缘宏块进行编码的方案,它可以比传统的DCT方法更能减小解码图像的方块效应,还保持DCT计算量小的特点,同时在低码率下可以获得与小波算法相当的较好的编码性能,并且进一步提高了编码效率.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1数字视频技术研究现状

1.1.1国际数字视频编码标准的发展概况

1.1.2视频压缩的目的和可能性

1.1.3视频压缩编码技术的应用

1.2本文的主要工作和内容安排

1.2.1本课题的研究背景

1.2.2本课题工作

1.2.3论文章节安排

2视频编码技术的基本理论

2.1 Shannon信息论

2.1.1信息量和熵

2.1.2无损信源编码定理

2.1.3 Huffman编码和算术编码

2.2预测编码

2.3变换编码

2.4量化技术

2.5小结

3 MPEG-4视频编码算法概述

3.1 MPEG-4标准概要

3.1.1 MPEG-4的结构和句法

3.1.2 MPEG-4帧图像的类型

3.2 VOP编码技术

3.2.1运动估计和运动补偿

3.2.2纹理编码

3.3运动估计的技术指标

3.3.1运动估计模型

3.3.2块匹配准则

3.3.3算法评定指标

3.3.4搜索起点的预测

3.4小结

4运动估计算法的研究及改进

4.1块匹配运动估计原理

4.2典型快速匹配算法介绍

4.2.1全搜索算法(Full Searching Method，FS)

4.2.2二维对数搜索算法

4.2.3三步搜索算法

4.2.4四步搜索算法

4.3改进的四步搜索算法

4.3.1改进四步搜索算法的描述

4.3.2改进四步搜索算法的实现

4.4算法实验评估

4.4.1快速搜索算法的实验评估结果

4.4.2基于改进四步搜索算法的实验评估结果

4.5小结

5子带DCT的边缘宏块纹理编码

5.1子带DCT(SB-DCT)

5.2边缘宏块的子带DCT编解码方案

5.2.1算法复杂度分析

5.2.2实验结果及分析

5.3小结

6结论

6.1总结

6.2研究展望

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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参考文献