小波视频编码的率失真优化

摘要

随着计算机技术进步，特别是网络技术以及相应的网络应用的飞速发展，对于视频编码技术也有了更高的要求。现有的视频编码标准如MPEG-4、H.264等已经在视频编码的性能上取得了卓有成效的进步。但是这些标准采用的DCT和块运动补偿的混合框架有其局限性。如何去除块效应和实现可伸缩性编码是面临的主要问题。小波视频编码能够很好的解决这些问题。在对小波变换编码的长期研究基础上，结合国家高技术研究发展计划(863)项目，改进了小波视频编码框架。针对框架中的多项重要技术进行了率失真优化，提高了编码器的整体性能。 针对帧内和帧间信号的不同统计特性，采用双正交小波和多重小波来有针对的去除信号间的相关性。小波系数的量化编码选择了具有高效率的SPIHT算法。在帧间编码中，对多块大小运动估计，多参考帧运动估计，亚象素运动估计等多种运动预测技术进行率失真优化。多种块大小、多参考帧和亚象素运动估计提高了运动预测的准确度，降低了预测残差的能量。通过拉格朗日函数，编码器自适应的选择块大小、参考帧和运动矢量精度。率失真下的快速运动搜索算法在不降低质量的前提下减少大量计算复杂度。重叠块运动补偿能有效的减少残差图像中的高频分量，有利于小波变换。针对多种块大小，进行自适应块大小的重叠块运动补偿，并比较了不同的相邻块的选取法则和重叠窗对重叠块运动补偿的影响。针对不同类型的信息采用了不同熵编码方案。 在小波视频编码的实验平台上，对上述各项技术进行了测试和比较，实验数据表明单项技术的率失真优化提高了率失真性能。优化后的小波视频编码的性能明显优于MPEG-4。