分布式視頻編碼技術(shù)

1、分布式視頻編碼技術(shù)傳統(tǒng)的視頻編碼方法,如MPEG/H.26X由于編碼端要完成運動估計和運動補償預測 , 因此編碼端的復雜度一般是解碼端的 5 到 10 倍以上。 這種不對稱的編碼方式適用于一次編碼、多次解碼的情況, 如電視廣播、流媒體點播等。但是在某些應用環(huán)境下這種編碼方式就不適用了, 例如無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無線視頻攝像機等。這些無線視頻采集設備需要對采集的視頻序列進行實時編碼并傳送到中心節(jié)點進行解碼, 如監(jiān)控中心的處理器。這類應用場景的特點是編碼設備簡單且能量有限 , 而解碼設備一般無能量限制且有較強的計算能力 , 在這種情況下 , 我們需要一種編碼端簡單的視頻編碼方法。 分布式視頻編碼技術(shù)

2、就是在這種需求下產(chǎn)生的, 它將運動估計與運動補償預測從編碼端轉(zhuǎn)移到解碼端進行, 有效地降低了編碼端復雜度。本文對分布式視頻編碼的關鍵技術(shù)進行了研究, 做出了一些理論推導、并提出了一些新的算法, 主要內(nèi)容如下： 在分布式視頻編碼框架方面, 針對視頻監(jiān)控這一應用場景, 提出了一種新的分布式視頻編碼框架。 在該框架中 , 我們首先判斷邊信息中每個圖像塊可靠性的高低, 并將判斷結(jié)果反饋給編碼端。邊信息中圖像塊的可靠性越高，表明該圖像塊與 WZ幀中相同位置的圖像塊越接近。編碼器對W硯編碼時，對具有高可靠性參考塊的 W招像塊不做編碼（在監(jiān)控場景中 , 這類圖像塊是比較多的 ）, 在解碼端直接用邊信息中的參

3、考塊作為該WZ圖像塊的重建圖像塊；對于具有低可靠性參考塊的WZ圖像塊做簡單的塊內(nèi)預測編碼 , 編碼后的碼流經(jīng)哈夫曼編碼后傳送到解碼端做相應的解碼 , 解碼后的信息 與解碼端邊信息一起得到重建的 WZS像塊。實驗結(jié)果表明無論是編碼端還是解 碼端，其復雜度都要低于像素域的分布式視頻編碼方法，IST-PDWZ,且系統(tǒng)性能較 IST-PDWZ1架提高了 1dB左右。在分布式視頻編碼中的編碼端碼率估計方面 ，本 文提出了一種無反饋信道的編碼端碼率估計方法。該方法在編碼端引入簡單的運動估計與運動補償, 得到解碼端邊信息的一個估計；然后通過實驗的方法得到 WZ幀和其估計的邊信息位平面之間的漢明距離與解碼當前

4、位平而所需校驗位數(shù)之間的關系； 最后利用得到的這一關系實現(xiàn)編碼端的碼率估計。實驗結(jié)果表明，與Morbee提出的編碼端碼率估計方法相比，本文提出的碼率估計方法的碼率估計的準確度提高了5.18%-52.93%；并且基于本文提出的編碼端碼率估計方法的分布式視頻編碼系統(tǒng)的系統(tǒng)性能也要略高于Morbee 的系統(tǒng)性能。 在對基于壓縮感知的分布式視頻編碼系統(tǒng)的研究方面, 我們注意到 , 在現(xiàn)有的框架中 , 研究者們根據(jù)分布式壓縮感知理論, 利用相鄰視頻幀之間的相關性, 在給定重建圖像質(zhì)量的條件下 , 降低了系統(tǒng)所需要的測量值的個數(shù),從而實現(xiàn)了對測量值的壓縮。但是如何對測量值本身進行有效的編碼, 從另一個角度

5、實現(xiàn)對測量值的壓縮仍然是該研究領域內(nèi)的一個難點問題 , 到目前為止, 還沒有研究者提出任何一種測量值的編碼方法。針對這一問題 , 本文首次提出、并證明了相鄰幀測量值的殘差是符合高斯分布的 , 基于該分布模型, 本文選用累積的低密度校驗碼(LDPCA,Low-Density Parity-Check Accumulate) 對相鄰幀測量值進行壓縮編碼。隨后 , 本文將提出的測量值壓縮編碼方法與現(xiàn)有分布式視頻壓縮感知系統(tǒng)相結(jié)合, 提出了一種分布式視頻壓縮感知系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。 實驗結(jié)果表明 , 對于運動復雜度不同的測試序列 , 本文提出的分布式視頻壓 縮感知系統(tǒng)的測量值壓縮率在48%-88%之間 , 系統(tǒng)性能較未使用測量值壓縮方法前提高了 1-4dB。 針對本文提出的分布式視頻壓縮感知方法中 , 系統(tǒng)反饋次數(shù)多、系統(tǒng)延時大的問題 , 提出了一種編碼端校驗碼碼率估計的方法。 在該方法中 , 本文首先推導出 , 當選用 SBHE (Scrambled Block Hadamard Ensemble) 矩陣作為測量矩陣時, 當前幀測量值與其參考幀測量值位平面之間是符合二進制對稱信道(BSC,Binary Symmetrical Channel)模型的；然后我們建立了 LDPC剛在二進制對稱信道下, 條件熵與該條件熵下所需校驗碼碼率之間的關系；利用這一關系提出了一種簡單的編碼端碼率估計方