基于梅花采样的多描述图像编码与H.264帧内预测研究

摘要

随着互联网的日益普及、无线通信的迅猛发展、数字高清晰电视的逐步应用以及多媒体业务的不断扩展，图像、视频的编码与传输技术成为当今信息科学与技术的研究热点。其中，多描述编码技术和H.264视频编码技术是重要的课题。多描述编码给人们提供了一种在不可靠传输的现实系统中提高接收图像或视频质量的方法，既可兼顾数据传输实时性要求，又能解决数据失真问题，具有压缩效率高、鲁棒性强的特点。H.264视频编码则可以提高压缩效率，降低视频传输和存储成本，以达到编码效率、网络带宽和存储空间的要求。 本文的主要研究工作集中在基于梅花采样的多描述图像编码和H.264的帧内预测两个方面。 针对基于梅花采样的多描述图像编码，本文首先提出了梅花采样图像的改进插值方案。它通过Gabor滤波器分析梅花采样图像上每一个像素的纹理方向，获得图像的纹理方向图。然后，根据纹理方向图，构造一种新的再生核空间W<'3><,2>(R)和W<'3><,2>(R)?W<'3><,2>(R)的函数插值方法来重建采样丢失的像素。该插值方案可以改善插值视觉效果，提高插值客观质量。而且，在基于梅花采样的多描述图像编码方案中使用该插值方案可以增强其性能。接着，为进一步改善基于梅花采样的多描述图像编码方案，本文提出基于梅花采样的多描述图像分层编码方案。该方案建立在多描述分层编码的基础上。对于每一个描述，该方案将梅花采样后的其中一幅子图像作为基本层信息、进行变换和编码，将预测另一幅梅花采样子图像的预测残差作为增强层信息、进行有效编码，以改善边缘性能。其中，编码端和解码端的插值预测都使用了本文提出的梅花采样图像的改进插值方案。该多描述图像分层编码方案在基本保持中央性能的同时，取得了更好的边缘性能，特别是在中、高码率范围内。 针对H.264的帧内预测，本文提出了一种根据再生核插值方法修改帧内预测模式2和模式3的帧内预测改进方案。它利用再生核插值方法，为帧内预测模式2和模式3计算出更加准确的预测系数，并用获得的新系数修改帧内预测模式2和模式3的预测算法，以增强帧内预测的准确度。帧内预测改进方案与：H.264中原有的帧内预测方案相比，新改进方案提高了帧内编码效率，获得了更好的帧内预测性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1本文研究背景

1.2多描述编码研究现状

1.2.1多描述量化编码

1.2.2多描述变换编码

1.2.3基于运动补偿的多描述编码

1.2.4基于空间扩展的多描述编码

1.2.5多描述分级编码

1.2.6基于空间下采样的多描述编码

1.3 H.264/AVC帧内预测的发展与研究

1.4课题的研究目标和研究意义

1.5本文的内容安排与组织结构

第2章基于梅花采样的多描述图像编码

2.1概述

2.2方向提升小波变换

2.3多层分解

2.4编码算法

2.4.1四叉树率失真优化

2.4.2方向编码

2.5解码算法

2.5.1边缘信道的解码和插值

2.5.2中央信道的解码和数据融合

2.6性能优势与不足

2.7本章小结

第3章针对梅花采样图像的插值

3.1引言

3.2基于梅花采样的多描述图像编码的插值

3.2.1纹理方向分析

3.2.2重建图像

3.3针对梅花采样图像的改进插值方案

3.3.1再生核空间的函数插值方法

3.3.2重建待插像素

3.3.3实验结果

3.4本章小结

第4章基于梅花采样的多描述图像分层编码

4.1概述

4.2编码框架

4.3解码框架

4.4实验

4.4.1增强层信息编码方法的性能比较

4.4.2细节改进实验

4.5本章小结

第5章H.264/AVC的帧内预测改进方案

5.1概述

5.2 H.264/AVC的帧内预测

5.3帧内预测改进方案

5.4实验结果

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢