小波分析報告

小波分析報告小波變換與視頻壓縮系統(tǒng)設(shè)計方案與數(shù)學(xué)問題2小波方法與視頻壓縮31課題背景報告提綱一、課題背景

目前所用內(nèi)鏡診治系統(tǒng)（主機(jī)）體積較大，通常需要臺車放置、必須在特定的場地和環(huán)境下才可使用，無法滿足野戰(zhàn)、救災(zāi)、遠(yuǎn)程隨行保健醫(yī)療、海島及邊防巡診等條件下的需求，阻礙著野戰(zhàn)內(nèi)外科多種疾病的急救和及時診治。

正如臺式電腦向筆記本電腦的轉(zhuǎn)變一樣，我們可以展望，體積小、輕便、便宜、無需復(fù)雜裝機(jī)的便攜式可兼容電子內(nèi)鏡診療系統(tǒng)的研制，由現(xiàn)在的“臺式主機(jī)”轉(zhuǎn)為便攜式“筆記本型主機(jī)”。便攜式電子內(nèi)鏡實物圖二、系統(tǒng)設(shè)計方案與數(shù)學(xué)問題功能三、小波方法與視頻壓縮ITU:ISO/IEC:H.261H.262H.263H.263+H.264MPEG1MPEG2MPEG4(Part2)MPEG7MPEG21MPEG4(Part10)HEVC（2003）HEVC（HighEfficiencyVideoCoding）視頻壓縮的必要：1min視頻需要的存儲空間：720*576*24*30*60=2G（視頻大小*數(shù)據(jù)位*刷新率*時間1min）（MovingPictureExpertsGroup）視頻壓縮發(fā)展史：(國際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組織)視頻圖像分辨率支持1080P、4K、8K高清、超高清的圖像視頻幀頻從30fps向60fps，支持120fps甚至240fps超高幀頻更低的傳輸碼率同等圖像質(zhì)量下，數(shù)據(jù)量只有MPEG2的1/16，MPEG4的1/6，H.264的1/2更強(qiáng)的容錯能力在高達(dá)45%丟包率的不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下穩(wěn)定傳輸，適用各種惡劣環(huán)境更好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性通過IP、無線、衛(wèi)星等多種網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像，適用各種工作場景更高的圖像質(zhì)量H.265視頻編碼特點更高的圖像幀頻峰值信噪比峰值信噪比（PSNR），一種評價圖像的客觀標(biāo)準(zhǔn)。PSNR是“PeakSignaltoNoiseRatio”的縮寫。通常在經(jīng)過影像壓縮之后，輸出的影像都會在某種程度與原始影像不同。為了衡量經(jīng)過處理后的影像品質(zhì)，通常會參考PSNR值來衡量某個處理程序能否令人滿意。它是原圖像與被處理圖像之間的均方誤差相對于(2n-1)2的對數(shù)值(信號最大值的平方，n是每個采樣值的比特數(shù))，它的單位是dB。視頻編碼評價標(biāo)準(zhǔn)視頻幀組成：一個內(nèi)幀是一個隨機(jī)訪問點。B圖像不能作為其它圖像的參考幀。為了在圖像質(zhì)量和數(shù)據(jù)速率之間作出調(diào)整，編碼器允許（1）選擇內(nèi)幀I的頻率和位置，（2）選擇I和P之間雙向預(yù)測幀B的數(shù)目。I：內(nèi)幀P：單向預(yù)測幀B：雙向預(yù)測幀視頻壓縮算法I幀圖像壓縮算法在空間方向上I幀圖像，采用幀內(nèi)預(yù)測壓縮算法來去掉冗余信息小波方法壓縮圖像小波變換即對信源進(jìn)行一系列的高通和低通濾波，并每次將數(shù)據(jù)采樣率降為原來的一半，每次低通濾波輸出源信息的低頻信息，集中源信號的大部分能量，高通濾波器輸出源信息的高頻信息，所含信息很少，一次低通濾波后的信號往往存在大量的相關(guān)性，為了提高壓縮性能可以對它在進(jìn)行濾波。小波壓縮特點小波方法壓縮圖像過程二維小波函數(shù)分解是把尺度j的低頻部分分解成四部分：尺度j+1的低頻部分和三個方向（水平、垂直、斜線）的高頻部分。小波方法壓縮圖像1、把信號分解成低頻al和高頻dl兩部分，在分解中，低頻al中失去的信息由高頻dl俘獲。2、在下一層的分解中，又將al分解成低頻a2和高頻d2兩部分，低頻a2中失去的信息由高頻d2俘獲，如此類推下去，可以進(jìn)行更深層次的分解。幀間預(yù)測編碼前一時刻后一時刻殘差時刻（后一刻-前一刻）運動矢量圖基于塊的運動矢量估值算法——塊匹配法塊補償后的幀差圖像未補償殘差圖像16*16塊補償殘差圖像8*8塊補償殘差圖像4*4塊補償殘差圖像殘差圖像=當(dāng)前幀-運動補償后的參考幀圖像快匹配法的匹配準(zhǔn)則：絕對值：均方誤差：平均絕對幀差：基于塊的運動補償和估計真實景物視頻中，運動對象輪廓很少具有塊狀邊緣，橢圓物體運動，矩形物體靜止，圖片中包含運動對象和靜止對象區(qū)域，很難找到匹配塊。如果采用任意形狀的區(qū)域進(jìn)行匹配，效果更好。但對連續(xù)邊界的識別、邊界分割、對不同對象輪廓編碼存在困難。20為了提高壓縮率和視頻清晰度，編碼宏塊根據(jù)幀差信息、區(qū)域信息量自動調(diào)節(jié)編碼宏塊的大小，幀差大的地方，區(qū)域信息多的地方分配的宏塊小、密集自適應(yīng)矩形塊匹配塊匹配搜索