【摘要】：幾十年來,視頻編碼技術蓬勃發(fā)展,廣泛應用于電視信號及網(wǎng)絡視頻的傳輸、視頻信號存儲、視頻會議及安全應用上。與上一代視頻編碼標準H.264/AVC相比,新一代視頻編碼標準HEVC(High Efficiency Video Coding)在相同視頻質量級別上,碼率節(jié)省一半。盡管如此,無處不在的視頻應用催生出海量的視頻數(shù)據(jù),特別是近年來人們強烈追求更清晰、流暢、逼真、生動、身臨其境的視覺體驗,使得視頻數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,對視頻壓縮效率提出了更高的要求。率失真優(yōu)化技術在提高視頻編碼效率方面發(fā)揮了關鍵作用,然而在當前基于塊及運動補償?shù)幕旌暇幋a框架中,通常以塊為單位獨立地進行率失真優(yōu)化,遠沒有達到全局最優(yōu)解,這是因為忽略了編碼模塊間的關聯(lián)性,忽略了由于幀內(nèi)/幀間/視點間預測技術的廣泛應用而存在于編碼單元間的空域/時域/視點域依賴性。目前針對全局率失真優(yōu)化這一世界性難題的研究并不多,多數(shù)算法復雜度極高,無法在一次編碼過程中實現(xiàn),不適合應用在對實時性具有一定要求的視頻系統(tǒng)中。另一方面,目前出現(xiàn)了一些可操作的全局率失真優(yōu)化簡化算法,但是這些方法大多缺少深入細致的分析,因此仍需要從理論及應用兩方面進行更深入的研究。本論文針對HEVC,深入研究了一次編碼過程中,全局率失真優(yōu)化在時域層面上的關鍵技術及方法,并將這一思想合理擴展到基于HEVC的真三維信源光場圖片編碼中。本文主要創(chuàng)新及貢獻概況如下:1.研究了HEVC中層次編碼結構的時域依賴關系,為進一步的研究提供了基礎。為了滿足不同的應用需求,HEVC支持兩種層次編碼結構,即低延遲和隨機接入層次編碼結構,通過統(tǒng)計兩種層次編碼結構下參考幀利用率及分析數(shù)據(jù),分別建立兩種層次編碼結構下簡化的時域依賴關系圖,隨后建立了多參考幀單向預測、雙向預測、單向雙向混合預測下時域傳播鏈,確認時域中具有依賴關系的編碼單元。2.研究了低延遲層次編碼結構下時域率失真優(yōu)化算法。根據(jù)低延遲層次編碼結構下的時域依賴關系,歸納總結了低延遲層次編碼結構下時域率失真優(yōu)化問題。為了求解該問題,建立了多參考幀單向預測下信源失真?zhèn)鞑ツＰ?估計失真?zhèn)鞑コ潭?得到聚合傳播因子,進而根據(jù)聚合傳播因子調(diào)整全局拉格朗日乘子,實現(xiàn)時域率失真優(yōu)化。本方法使用獨立率失真優(yōu)化的處理方式解決了時域率失真優(yōu)化問題,與HEVC相比,分別在低延遲P/B幀下取得了平均2.5%/2.3%的BD-rate編碼增益,時間復雜度可忽略不計,且本方法可以與量化參數(shù)QP調(diào)整相結合進一步提高編碼增益。3.研究了隨機接入層次編碼結構下時域率失真優(yōu)化算法。根據(jù)隨機接入層次編碼結構下時域依賴關系圖,分解隨機接入層次編碼結構下時域率失真優(yōu)化問題為基于層的形式,解耦合雙向預測下具有時域依賴關系的編碼單元,建立了多參考幀雙向預測、單向雙向混合預測下信源失真?zhèn)鞑ツＰ?估計失真及失真?zhèn)鞑コ潭取８鶕?jù)隨機接入層次編碼結構下時域率失真優(yōu)化問題描述,分析性地獲得了全局拉格朗日乘子。本方法還考慮了隨機接入圖片的失真?zhèn)鞑ヌ匦约捌鋵幀的影響,與HEVC相比,取得了平均2.2%的BD-rate編碼增益。最后研究了本方法在不同圖像組尺寸下的擴展。4.研究了真三維信源光場集成圖片二維層次編碼結構下視點域率失真優(yōu)化算法。光場集成圖片可以重新組織成二維子視點矩陣,進而得到子視點視頻序列。根據(jù)層次編碼結構特點,分析了子視點序列在二維層次編碼結構下圖像組中、圖像組間的視點域參考關系,并通過統(tǒng)計實驗得到了更明確的視點域影響關系,確認視點域中具有直接影響關系的編碼單元,隨后建立了高碼率假設下,雙向預測中碼率增量模型,進而估計待編碼單元視點域碼率依賴程度,最后根據(jù)碼率依賴程度調(diào)整全局拉格朗日乘子實現(xiàn)視點域率失真優(yōu)化。該方法避開了較復雜的視點間失真?zhèn)鞑シ治?簡化了視點域率失真優(yōu)化問題。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN919.81

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 周傳華;江超;趙偉;;混合云可擴展視頻編碼的視頻直播機制研究[J];計算機系統(tǒng)應用;2017年07期

2 盧山;;芻議網(wǎng)絡通信中的視頻編碼與傳輸技術[J];通訊世界;2016年01期

3 陳穩(wěn);張德學;;基于高效率視頻編碼標準的多核并行解碼算法[J];科教導刊(中旬刊);2015年06期

4 盧鑫;林茂六;金雪松;肖楠;;新一代可伸縮視頻編碼標準:背景、特征、技術及其應用[J];電子測量與儀器學報;2015年10期

5 蔣剛毅;朱亞培;郁梅;張云;;基于感知的視頻編碼方法綜述[J];電子與信息學報;2013年02期

6 李衛(wèi)平;;是否使用可伸縮視頻編碼(英文)[J];中國科學技術大學學報;2013年11期

7 陳富春;周鳴爭;;分布式信源編碼在視頻編碼中的應用研究[J];計算機技術與發(fā)展;2012年01期

8 賀詞;;可伸縮視頻編碼標準中的差錯控制[J];通信技術;2010年03期

9 肖小月;宋建新;;非平衡多描述視頻編碼方法的研究[J];電視技術;2010年S1期

10 謝正光;包志華;徐晨;章國安;;分布式視頻編碼關鍵技術及其發(fā)展趨勢[J];電信科學;2009年09期

相關會議論文 前10條

1 楊任爾;陳懇;葉慶衛(wèi);;基于幀的多描述視頻編碼冗余插入研究[A];2009中國控制與決策會議論文集（2）[C];2009年

2 楊任爾;金煒;陳懇;;基于下抽樣多描述視頻編碼及解碼后處理研究[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

3 張立東;熊磊;張雄;畢篤彥;;MPEG-4標準中的視頻編碼關鍵技術及軟件實現(xiàn)[A];信號與信息處理技術——第一屆信號與信息處理聯(lián)合學術會議論文集[C];2002年

4 羅坤;史萍;;一種改進的S隨機交織器及其在分布式視頻編碼中的應用[A];2006北京地區(qū)高校研究生學術交流會——通信與信息技術會議論文集（上）[C];2006年

5 巫戈明;孫立峰;鐘玉琢;;聯(lián)合零向量預測的分布式視頻編碼框架[A];第三屆和諧人機環(huán)境聯(lián)合學術會議（HHME2007）論文集[C];2007年

6 石春鶯;陳偉建;;分布式視頻編碼的近況和未來研究方向[A];2008年中國西部青年通信學術會議論文集[C];2008年

7 劉東;杜明輝;;分布式視頻編碼中邊信息生成技術的改進[A];第十五屆全國圖象圖形學學術會議論文集[C];2010年

8 江濤;陳偉建;;可伸縮視頻編碼中運動模型的改進[A];2008年中國西部青年通信學術會議論文集[C];2008年

9 鄭志輝;馬力妮;;多視點視頻編碼概述[A];第二屆和諧人機環(huán)境聯(lián)合學術會議(HHME2006)——第2屆中國人機交互學術會議(CHCI'06)論文集[C];2006年

10 沈英;朱秀昌;;可分級視頻編碼中運動補償時間濾波結構的分析[A];2006北京地區(qū)高校研究生學術交流會——通信與信息技術會議論文集（上）[C];2006年

相關重要報紙文章 前10條

1 中國電信股份有限公司廣州研究院 張萍 陳云海;新一代視頻編碼標準H.265淺析[N];人民郵電;2016年

2 方非;需要新姿態(tài)[N];中國郵政報;2017年

3 記者 連曉東;AVS視頻編碼標準成為IEEE標準[N];中國電子報;2013年

4 中國工程院院士 高文;智慧城市中的視頻編碼、分析與評測[N];中國信息化周報;2013年

5 記者 吳德群;Flash視頻編碼實現(xiàn)海量瀏覽[N];深圳特區(qū)報;2009年

6 胡春民;AVS首次完成監(jiān)控視頻編碼標準[N];中國電子報;2008年

7 湖北 褚達;視頻編碼一網(wǎng)打盡[N];電腦報;2003年

8 中國科學院計算技術研究所，中國科學院研究生院$$ $$信息產(chǎn)業(yè)部“數(shù)字音視頻編解碼技術標準工作組”秘書長、組長 黃鐵軍 高文;視頻編碼有絕招[N];計算機世界;2003年

9 ;視頻編碼標準的發(fā)展[N];計算機世界;2005年

10 記者 徐建華;我國新一代視頻編碼標準公開征求意見[N];中國質量報;2014年

相關博士學位論文 前10條

1 高艷博;基于率失真優(yōu)化的視頻編碼方法研究[D];電子科技大學;2018年

2 單娜娜;高性能視頻編碼中的低復雜度算法研究[D];西北工業(yè)大學;2016年

3 朱仲杰;立體視頻編碼中的關鍵技術研究[D];浙江大學;2003年

4 楊志杰;可伸縮視頻編碼中的基礎算法研究[D];中國科學院研究生院（軟件研究所）;2004年

5 孫朝暉;基于小波變換的圖像和視頻編碼的研究[D];中國海洋大學;2004年

6 譚毅華;完全可伸縮小波視頻編碼及后處理技術研究[D];華中科技大學;2004年

7 張方;網(wǎng)絡通信中的視頻編碼與傳輸技術研究[D];西安電子科技大學;2004年

8 韓軍功;立體圖像和視頻編碼的理論及算法研究[D];西安電子科技大學;2004年

9 江濤;時空域可分級的精細粒度可伸縮視頻編碼研究[D];上海大學;2005年

10 戴聲奎;視頻編碼關鍵技術研究[D];華中科技大學;2005年

相關碩士學位論文 前10條

1 黃琨強;基于HEVC的高效率視頻編碼優(yōu)化研究[D];鄭州輕工業(yè)學院;2018年

2 段金輝;基于3D-HEVC的深度視頻編碼快速算法研究[D];天津大學;2017年

3 劉祺煒;分布式視頻編碼關鍵技術研究[D];中國科學技術大學;2014年

4 余東;多描述視頻編碼研究[D];太原科技大學;2013年

5 冷靜;基于壓縮感知的分布式視頻編碼的研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

6 王迪;分布式視頻編碼中邊信息技術研究[D];南京郵電大學;2012年

7 賀詞;可伸縮視頻編碼與多視角視頻編碼的差錯控制方法研究[D];中國科學技術大學;2009年

8 方濤;高效視頻編碼中的去塊效應濾波研究[D];電子科技大學;2017年

9 邢志偉;基于分區(qū)域的3D視頻編碼研究[D];太原科技大學;2016年

10 嚴燁;可伸縮高性能視頻編碼的擴展技術研究[D];中國科學技術大學;2015年

本文編號：2767499