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《西南交通大学》 2004年
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低码率视频差错恢复技术若干问题研究

彭强  
【摘要】:采用运动补偿混合编码的低速率压缩视频流,对抗差错能力十分脆弱,传输中一旦出现差错,错误信息将会在时间和空间上迅速蔓延和扩散,使视频质量急剧下降,有时甚至会导致整个视频通信完全失败。经典的差错控制技术和方法应用于不可靠信道视频传输时,面临着众多技术挑战。因此,视频差错恢复技术正成为当前视频压缩及视频通信领域中十分关键和活跃的前沿技术。 信息的丢失和带宽的限制是制约视频图像质量的主要因数。为了在给定的信道条件下达到最佳的视频质量,本论文根掘低码率视频编码特点提出了几种抑制差错扩散的编码策略和一种解码器端的差错掩盖方法,以提高和改善差错环境下的视频图像传输质量。 首先介绍了视频编码中率失真(Rate-Distortion,R-D)优化的基本思想,讨论了宏块(Microblack,MB)编码模式选择所涉及的R-D优化问题;在综合考虑差错扩散、时域掩盖以及信道误码等基础上,从像素级对端到端的视频传输差错扩散失真情况进行了详细分析,提出了一种新的涵盖各种时域差错掩盖方法的通用传输失真度估算模型。基于包丢失的仿真实验表明,该模型能够较好地近似估计出差错扩散失真情况,可以适应于各种不同的时域掩盖方法,为在干扰环境下实现MB编码参数的R-D优化选择提供了一种有效的估算方法。模拟实验还表明,基于该通用传输失真度模型的MB编码模式的帧内更新选择,达到了较好的抑制差错扩散的效果,与传统的R-D模式帧内更新算法相比,可适应于多种时域掩盖方法。 针对传统的MB编码模式帧内更新算法计算复杂度高的缺点,对帧内模式更新问题的求解进行了简化,通过对端到端总失真度和TMN8流控算法的分析,提出了一种基于R-D优化的快速帧内模式更新算法。根据H.263 TMN8流控算法和R-D优化思想,将模式帧内更新选择和R-D流控算法分为两个步骤,先进行MB模式的快速选择,再进行R-D流控。编码器通过直接计算出编码一帧图像可以得到的最小量化失真度,评估MB帧内更新所增加的总量化失真度和减小的扩散失真度,决定是否需要对此MB进行帧内更新。实验结果表明,该算法在具有较小计算复杂度的同时,大多数情况下可以取得比传统算法更好的PSNR值。 研究了抑制差错扩散的参考帧选择(Reference Picture Selection,RPS)技术,扩展了无反馈信道RPS的概念,引入关键参考帧(Key Reference Picture Selection,KRPS)概念,提出了一种新颖的基于关键参考帧的无反馈参考帧选 第n页西南交通大学博士研究生学位论文 择方法,同时将通用传输差错失真度模型和R一D优化引入KPRS算法,通过比 较选择前一个关键帧和前一个参考帧的失真度期望,来决定参考帧的选取,使 传输差错导致的失真达到最小,有效地阻止了两个关键参考帧之间的视频差错 扩散。模拟实验表明,这个方法可以有效地提高视频编码的鲁棒性,与不采用 关键参考帧的传统方法比较,明显地提高了图像的质量。 论文还研究了基于时域连续和边框匹配的差错掩盖方法,提出了一种运动 向量外插估算和基于块边框匹配的时域掩盖方法。将参考帧中MB的运动向量 依据运动趋势进行外插,找出与受损区域相关性最大的MB,估算出受损块的 运动向量,用参考帧中对应的运动补偿块替代损坏的图像块,并且将待替换的 块再利用边框匹配原则做进一步筛选,在一定程度上克服了在物体边界上产生 不正确替代的缺点,较好地解决了大量数据丢失甚至整个图像帧损坏时的掩盖 问题。仿真实验表明,在间隔丢失GOB(Group of Bloek)或整帧图像完全丢 失情况下,本方法可以取得较为满意的效果。 最后,介绍了研究的部分差错恢复技术在铁路远程视频监控的具体应用实 例。本文所研究和提出的方法,为在干扰环境下进行低速率视频传输提供了一 些有效的手段和方法。 关键词:视频编码:差错恢复;率失真优化;参考帧选择;差错掩盖
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN919.81

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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2 李榕;无线信道中的低码率视频编码关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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7 杨高波;基于内容多媒体应用的语义视频对象提取及评价[D];上海大学;2004年
8 张方;网络通信中的视频编码与传输技术研究[D];西安电子科技大学;2004年
9 杨付正;数字视频客观质量评估方法研究[D];西安电子科技大学;2005年
10 戴声奎;视频编码关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑纪业;基于H.264的校园视频监控系统的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
2 周瑞;基于TMS320C64x的H.264视频编码器实现[D];大连理工大学;2010年
3 陈立华;H.264/AVC视频编码标准中预测模式快速选择算法研究[D];大连理工大学;2010年
4 王宁;一种基于软交换的机顶盒视频通讯系统的研究与设计[D];长沙理工大学;2010年
5 王文锦;水下视频图像高效压缩编码方法研究[D];中国海洋大学;2010年
6 彭铁钢;基于H.264的嵌入式视频监控系统设计[D];湘潭大学;2010年
7 刘静;基于校园局域网可视通话的视频图像编码及压缩技术研究[D];中国海洋大学;2010年
8 卢辉玲;基于FS7805的加密视频播放器的设计与实现[D];苏州大学;2010年
9 叶金财;数字图像质量的多源特征分析与提取[D];江西财经大学;2010年
10 王水;基于视觉注意模型的图像检索技术研究[D];河南理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王丽丰;马建;王文东;封化民;汪孔桥;肖晨;;面向H.264的码率控制优化算法[J];北京邮电大学学报;2008年01期
2 庄铭杰,郭东辉;移动通信中无线信道特性的研究[J];电讯技术;2004年05期
3 夏军,汤勇明,尹涵春;基于人眼视觉系统的运动图像视觉感知模拟[J];东南大学学报(自然科学版);2004年01期
4 焦敬恩,尔桂花,戴琼海;基于C6000系列DSP的MPEG-4编码器实现[J];电子技术应用;2003年06期
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6 曹华;周敬利;余胜生;苏曙光;;基于H.264低比特率视频流的半脆弱盲水印算法实现[J];电子学报;2006年01期
7 王磊;邹北骥;彭小宁;周凌;;一种改进的提取人脸面部特征点的AAM拟合算法[J];电子学报;2006年08期
8 苏鹏程,孙军,张继东;无线视频通信中的错误控制技术[J];信息技术;2003年08期
9 周敬利,金毅,余胜生,郑俊浩;基于H.264视频编码技术的研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2003年08期
10 孙洪,姚天任;离散幅度信号分析方法及其应用[J];中国科学E辑:技术科学;1996年06期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 李虓江;视频通信中的误码控制技术研究[D];浙江大学;2003年
2 肖嵩;无线信道中的联合信源信道编码研究[D];西安电子科技大学;2004年
3 杨天武;基于率失真优化的视频差错综合控制技术研究[D];西南交通大学;2006年
4 杨承根;视频通信中的人脸模型基编码研究[D];浙江大学;2006年
5 季炳伟;面向并行设计的建模方法研究[D];浙江大学;2007年
6 龚勋;基于单张二维图片的三维人脸建模[D];西南交通大学;2008年
7 郑颖;基于图像的三维人脸建模研究[D];中国科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 王进;低比特率视频通信中的差错控制[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2002年
2 乔耿嘉;基于H.263编码的无线视频通信差错控制技术研究[D];浙江大学;2004年
3 曾超;基于有损率失真优化的AVS-M帧内更新算法研究[D];西南交通大学;2008年
4 杨志伟;基于人脸特征的视频差错掩盖算法研究[D];西南交通大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 石婧;无线环境下基于H.264的抗误码技术研究[D];南京理工大学;2008年
【相似文献】
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1 纪其进,董育宁;H.263的差错恢复视频编码及其在IP网络传输中的应用[J];电视技术;2002年01期
2 潘建平,顾冠群;运输层协议差错恢复的数学模型与性能分析[J];计算机应用与软件;1999年06期
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5 彭强,诸昌钤;视频通信差错恢复技术[J];计算机应用研究;2001年07期
6 王田,杨士中;增强无线视频图像传输差错恢复能力的方法研究[J];中国图象图形学报;2004年10期
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10 刘功亮;顾学迈;郭庆;肖丽萍;;一种适合卫星可靠组播的差错恢复方案[J];计算机应用研究;2007年12期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
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2 王琳珠;单忞;;基于主动网络的多播路由算法[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
3 田锦;;红外线介质的两种介质接入协议比较[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学(激光)联合学术'05年会论文集[C];2005年
4 朱怀宏;姜永兵;;一种基于块编码的压缩视频通信差控算法[A];2008年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2008年
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1 ;iSCSI的差错恢复将媲美光纤通道[N];计算机世界;2003年
2 南京邮电学院信息工程系 朱秀昌;视讯热潮何时到来?[N];通信产业报;2004年
3 本报记者 张彤;透视1080p[N];网络世界;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 彭强;低码率视频差错恢复技术若干问题研究[D];西南交通大学;2004年
2 黄为;视频通信中的多假设运动补偿预测技术研究[D];西南交通大学;2007年
3 柳伟;易错信道下基于内容的差错控制方法研究[D];国防科学技术大学;2005年
4 符云清;适合远程教育交互协作环境的网络通信协议研究[D];重庆大学;2001年
5 Amare Teferi Yigezu(阿玛尔);无线分布式自组织传感器网络中利用冗余的差错容忍机制[D];华中科技大学;2011年
6 晋晓辉;无线局域网和IP服务质量关键技术的研究[D];西安电子科技大学;2002年
7 刘云霞;H.264/AVC视频隐写的鲁棒性方法研究[D];华中科技大学;2013年
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1 李洪炎;移动视频QoS关键技术的研究[D];华南理工大学;2012年
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