视频压缩算法研究

【摘要】随着信息技术的发展,视频在生活中各个领域的应用日益广泛,人们对视频分辨率和清晰度的要求越来越高,新一代视频编码标准HighEfficiencyVideoCoding(HEVC)的提出使视频的压缩性能和清晰度大大的提高。如何进一步提高视频压缩编码的性能并提高解码端视频的质量一直是视频压缩编码领域研究的重点。本文从帧率变换技术的角度出发,对视频序列中双向预测帧的编码进行了一系列的研究。本文首先将基于关键点滤波(Critical-PointFilters,CPF)的图像匹配引入到图像插值中,实现视频帧率变换。基于关键点滤波的图像匹配能够很好的表达图像间的平移、旋转、缩放等各种形变,能够实现图像的自动匹配,同时能够获得图像间像素级别的真实的运动矢量,相对于传统的块匹配算法能更好的实现对图像的插帧。在插帧的过程中引入双向匹配模型,对图像的遮挡区域和揭露区域进行修正,改善插帧图像的效果。接着,本文利用帧率变换技术对视频压缩编码中的双向预测帧进行编码。首先在HM12.0中利用帧率变换技术对视频进行直接跳帧编码,实验结果表明对于帧间运动缓慢的视频序列,直接跳帧编码在保证视频主观质量的同时降低了码率。分析直接跳帧编码对帧间变化较大的视频序列失效的原因,在插帧图像失效的区域引入带补偿的跳帧编码算法,利用HEVC中原始的双向预测帧编码方式对图像失效区域进行补偿,实验结果证明此方法在高码率下对于视频编码的有效性。针对低码率下带补偿的跳帧编码局部区域出现块效应的问题,利用dSSIM对编码模式的选择进行率失真优化,经测试基于dSSIM的率失真优化技术能在一定程度上改善低码率下局部区域出现块效应的问题。针对不同的跳帧编码技术适用于不同码率、场景特性不一样的视频序列,本文提出了一种基于统计特性的自适应跳帧编码算法。根据输入的视频序列的特殊性,自适应的选择最合适的跳帧编码方式。实验结果表明,对于所测试的视频序列,自适应的跳帧编码算法能很好的对视频序列进行编码,在保证插帧图像主观质量的同时,降低了视频序列的码率。
【作者】杨克伟；
【导师】汤碧玉；张贻雄；
【作者基本信息】厦门大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】视频压缩编码；关键点滤波；帧率变换；跳帧；

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