视频镜头边界检测与H.264至MPEG-4视频转码

摘要

随着信息技术的飞速发展，视频信息的采集更加容易，由此产生了海量的视频数据和各种各样的视频应用。人们对视频数据的检索和传输提出了更高的要求。视频镜头边界检测是进行视频分析和检索的基础。视频转码是视频进行网络自适应传输的关键技术。 本文对视频镜头边界检测和H.264至MPEG-4视频转码两个方面进行研究和实践。 1.视频镜头边界检测 本文从当前视频镜头边界检测的主要技术出发，将影响镜头边界检测性能的因素归纳为三点：视觉内容的表示、序列图像上下文关系的构建和模式分类和识别方法三个方面。在此基础上考虑镜头边界检测的特征描述、切变渐变检测策略及检测系统框架，从而提出了一种多层次特征描述和SVM分类的实时镜头边界检测的系统方案。为了评估该算法，我们参加了TRECVID2007 SBD的评测。评测结果显示本文算法的检测速度远超实时要求，对切变检测的平均查全率和查准率都在96％以上，对渐变的检测效果还有待提高。 2.H.264至MPEG-4视频转码 本文在比较分析H.264和MPEG-4编码标准异同和常用视频转码框架的基础上，提出了一个高效的H.264至MPEG-4的级联像素域转码器框架。并针对视频转码的功能需求，实现和改进了如下视频转码关键技术模块： （1）针对H.264至MPEG-4视频转码的特点及码流结构，设计和改进了基于线性信源的ρ域模型的码率控制算法，可以对GOP层、帧层及宏块层进行码率控制。实验结果显示，与Xvid的“single pass”码率控制算法相比，本文提出的速率控制算法的输出码率更接近目标码率，码率波动更平稳，输出码流的平均PSNR值也相当。 （2）通过统计分析方法，提出了宏块类型转换和运动矢量映射方法。实验结果表明，与全解全编算法相比，本文算法在分辨率不变时的转码PSNR值下降均在0.5dB以内，转码速率提高了30％以上，而在2：1图像下采样转码中，转码速度也能提高近20％。 （3）在任意比率图像下采样转码中，设计了8抽头的任意比下采样滤波器，并采用覆盖面积加权平均法进行宏块类型转换及运动矢量映射。实验结果表明，与全解全编算法相比，本文算法的转码PSNR在多数情况下降约1dB。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1视频镜头边界检测的研究背景及意义

1.2视频镜头边界检测的研究现状

1.3视频转码的研究背景及意义

1.4视频转码的研究现状

1.4.1同构视频转码

1.4.2异构视频转码

1.5本文的工作与安排

1.5.1本文的研究内容

1.5.2论文结构安排

第二章视频镜头边界检测

2.1引言

2.2镜头边界检测技术分析

2.3镜头边界检测系统框架

2.4多层次特征描述

2.5切变检测

2.5.1切变特征向量的构造

2.5.2基于图像边缘改变率的切变纠错

2.5.3切变检测的方法

2.6渐变检测

2.6.1 FOI检测

2.6.2渐变检测

2.6.3运动检测

2.7实验结果与分析

第三章H.264至MPEG-4视频转码分析

3.1 H.264与MPEG-4标准比较

3.2视频转码框架

3.2.1完整的级联像素域转码框架

3.2.2简化的级联像素域转码框架

3.2.3 DCT域转码框架

3.2.4 H.264至MPEG-4转码框架

3.3视频转码关键技术

3.3.1速率控制

3.3.2宏块类型转换与运动矢量映射

3.3.3空间分辨率下采样

第四章H.264至MPEG-4视频转码关键技术

4.1引言

4.2图像分辨率不变的转码

4.2.1宏块类型转换与运动矢量映射

4.2.2实验结果与分析

4.3速率控制

4.3.1速率控制模型

4.3.2目标比特数分配方法

4.3.3本文设计的码率控制算法

4.3.4实验结果与分析

4.4 2:1图像分辨率下采样转码

4.4.1图像下采样滤波器

4.4.2宏块类型转换与运动矢量映射

4.4.3实验结果与分析

4.5任意比率图像分辨率下采样转码

4.5.1图像下采样滤波器

4.5.2宏块类型转换与运动矢量映射

4.5.3实验结果与分析

第五章总结与展望

5.1论文总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文