多描述编码与互联网视频传输技术的研究

摘要

该论文探讨小波运动补偿视频编码、多描述编码和传输速率控制等网上视频传输的关键技术.首先,提出X树图像编码方案.X树是子孙节点全为零的分级四叉树.用以表示二维图像中的一组零小波系数.文中提出的嵌入式X树编码和简单X树编码算法,编码效率远高于零树编码.在此基础上,提出具有快速全相小波运动估值和运动补偿的X树视频编码,实现高效率、低失真的视频编码.全相小波运动补偿成功地解决了小波变换的移变问题,补偿效果优于空间运动补偿和直接小波域运动补偿.其次,提出基于非零系数分解的多描述编码,把每个非零系数分割为奇数位系数和偶数位系数.将这两类系数组成两个子信号,并形成两个描述的编码数据通过不同的信道传输.第三,通过对图像小波变换系数中速率-失真关系曲线的分析,提出了小波变换系数中非零系数占总像素的比率与编码输出比特数间的线性关系模型.由于量化步长可以根据该比率简单地从直方图求出,因此该算法可以简单、快速、准确地控制输出速率,有效地利用信道,减小传输失真.最后,提出基于超复数空间的彩色边缘检测和Bayer图像自适应彩色重建算法.

目录

文摘

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第一章前言

1.1视频信号在互联网的传输

1.1.1只考虑编码的方法

1.1.2只考虑网络的方法

1.1.3信源/信道联合编码JSCC（joint source/channel coding)方法

1.2视频编码技术

1.2.1基于小波变换的视频编码

1.2.2视频传输中的差错控制

1.3信源／信道联合编码

1.3.1传输速率控制(rate contro1)

1.3.2拥塞控制(congestion control)

1.4论文的结构安排

第二章小波变换与子带分解

2.1小波理论概述

2.1.1从Fourier分析到小波分析

2.1.2积分小波变换

2.1.3反演公式与对偶

2.1.4小波的分类

2.2多分辨分析

2.2.1多分辨分析概念的引入

2.2.2 Mallat算法

第三章X树图像编码

3.1零树结构与嵌入式零树图像编码

3.1.1零树结构

3.1.2嵌入式零树图像编码

3.1.3集分割分级树编码算法

3.2 X树编码结构

3.3嵌入式X树图像编码

3.4简单x树图像编码

3.4.1 Stack-run图像编码

3.4.2简单x树图像编码算法

3.5实验结果与分析

3.6结论

第四章全相小波运动估值和运动补偿

4.1小波域运动估计和运动补偿

4.2低频子带移位(Low-Band-Shift)小波域运动估计

4.2.1参考图像的分解

4.2.2基于LBS的运动估计和运动补偿

4.3全相小波运动估计和运动补偿

4.3.1全相小波分解

4.3.2多尺度全相小波分解

4.4实验结果与分析

4.5结论

第五章基于非零系数分解的多描述编码

5.1多描述编码简介

5.2基于多相变换的多描述编码

5.2.1多相变换编码系统

5.2.2多相变换编码系统的优化

5.2.3多相变换与选择量化算法

5.3基于非零系数分解的多相变换

5.3.1非零系数的下采样分解与隐含冗余保护多描述编码

5.3.2基于非零系数的下采样分解的多描述编码

5.4实验结果与分析

5.5结论

第六章基于非零系数比的前向编码速率控制

6.1线性传输速率控制模型

6.2线性传输速率控制算法的实现

6.2.1线性传输速率控制算法

6.2.2静态图像仿真

6.2.3视频图像序列仿真

6.3结论

第七章Bayer图像的彩色重建

7.1 Bayer图像的自插值反梯度彩色重建

7.2基于彩色交叉比的反梯度彩色重建

7.3基于图像彩色饱和参数的彩色重建

7.4计算机仿真结果与分析

7.5结论

第八章基于超复数空间的彩色边缘检测

8.1图像的超复数表示

8.2旋转变换

8.3彩色边缘检测器

8.4算法的具体实现

8.5实验结果与分析

8.6结论

第九章总结和展望

9.1本论文的主要研究工作和技术创新

9.1.1 X树视频编码

9.1.2基于非零系数分解的多描述编码

9.1.3基于非零系数比的前向传输速率控制

9.1.4 Bayer图像自适应彩色重建与基于超复数空间的彩色边缘检测

9.2展望与设想

9.2.1网上视频传输编码技术展望

9.2.2下一步研究工作的设想

参考文献

攻读博士学位期间发表及已录用的学术论文

攻读博士学位期间参与的科研项目

致谢