图像/视频编码中预测方法的研究

摘要

随着互联网的日益普及、移动通信的迅猛发展、网络传输以及各种新兴多媒体业务的出现，图像/视频编码技术已经成为当今信息科学与技术领域的研究热点。数据压缩是图像/视频编码的一个主要目的，预测技术是较早实用于数据压缩的一种技术，是数据压缩三大经典技术之一。如何进行高效准确的信号样本预测，是当前国际上图像/视频压缩研究的一个关键问题。 本论文对图像/视频编码中的预测方法进行了研究，包括帧内空间预测、帧间运动补偿预测、采用帧内和帧间预测的静态图像编码和基于方向预测的提升小波变换多描述图像编码。主要创新工作如下： 1.提出减少预测模式的方向DC帧内预测方法。本论文在分析了AVS帧内预测技术中的亮度9种预测模式基础上，设计了基于8×8块的减少预测模式的方向DC预测方法。所提DC模式采用方向预测方法进行预测，并将帧内亮度块预测模式由9种减少为5种，且色度块中的4种模式中又有3种和亮度块的预测模式相同。这种新的帧内空间预测方法的引入，既减少了预测模式计算复杂度，又保证了图像的编码质量，预测方案更加简洁、实现复杂度大大降低。 2.提出快速可伸缩环形运动估计方法。本论文针对H.264/AVC运动估计的特点及运动向量的统计特性，提出一种快速可伸缩环形搜索方法。它依据相邻块间运动向量相关性，判断当前块的运动剧烈程度及运动方向，自适应的缩放搜索环，进行快速运动向量搜索。该方法从减少块匹配搜索点个数及运动估计准确度等方面研究了用于H.264/AVC的快速运动估计算法，搜索效率优于H.264/AVC现有UMHexagonS搜索算法。 3.提出基于帧内和帧间预测技术的两种静态图像编码方法。一种是利用帧内预测技术，采用相邻像素预测编码静态图像的方法；另一种是利用帧间预测技术，采用运动补偿预测编码静态图像的方法。前一种方法将当前编码块像素按奇偶特性抽取成偶偶块、偶奇块、奇偶块和奇奇块，然后利用相邻像素间相关性进行帧内预测编码。该方法虽然存在隔点取样造成的图像频谱上的高频混迭现象，但为下一步利用帧间预测技术编码静态图像的方法提供了新思路。帧间预测技术编码静态图像的方法是根据帧间预测编码效率高于帧内预测编码效率的特性，将一幅图像下采样为四幅子图构成一个GOP视频序列，利用子图间的相似性采用帧间编码中的运动估计/补偿原理，对该GOP序列进行预测编码，并将解码后子图像上采样为一幅原始分辨率下的重构图像。该方法在静态图像编码中利用帧间预测技术进行编码，与现有的工业标准JPEG2000相比，该技术在不失编码性能的基础上增加了图像的错误恢复能力，提供了一种高效、鲁棒的图像编码方案，推动了流媒体在网络上尤其是在移动设备上的应用，并且使移动设备在只安装一套视频编/解码器的条件下，具备了自适应处理图像和视频的能力。 4.提出基于方向预测的提升小波变换多描述图像编码方法。本论文通过梅花分割方法将原图分解为两个描述，采用方向预测的提升小波变换技术，对两描述进行独立编码，并结合插值恢复和数据融合算法来提高边缘和中央信道图像质量。该方法在传统空间下采样多描述方法上，引入方向预测的提升小波变换技术，解决了传统方法无法有效去除相邻像素间相关性的问题，在实现高压缩效率的同时具备了抗误码功能，是一种简单有效且实用的方法。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：插图、插表

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章绪论

第2章帧内空间预测

第3章帧间运动补偿预测

第4章基于帧内和帧间预测的静态图像编码

第5章基于方向预测的提升小波变换多描述图像编码

结束语

参考文献

攻读博士学位期间研究成果

致谢