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(shè)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(shè)備簡單且能量有限 , 而解碼設(shè)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(guān)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(guān)系； 最后利用得到的這一關(guān)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(guān)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(lǐng)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(guān)系；利用這一關(guān)系提出了一種簡單的編碼端碼率估計方