信息保持編碼是一種將信源產(chǎn)生的樣本可逆地映射成碼字并去除信源冗余的過(guò)程,通常也被稱(chēng)為無(wú)損編碼。當(dāng)前在視頻壓縮中廣泛應(yīng)用的信息保持編碼方案是基于上下文的自適應(yīng)二元算術(shù)編碼。該方案首先利用上下文條件概率建模和二值化將信源近似成基于二元條件概率分布的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程,然后根據(jù)二元條件概率分布使用算術(shù)編碼引擎進(jìn)行碼字映射。本文對(duì)信息保持編碼中的信源描述模型、上下文條件概率建模、二值化以及算術(shù)編碼引擎中的核心問(wèn)題展開(kāi)研究。在算術(shù)編碼引擎設(shè)計(jì)方面,對(duì)數(shù)域二元算術(shù)編解碼算法因避免了乘法器的使用,實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單,但其實(shí)現(xiàn)中許多變量的位寬會(huì)隨著編解碼樣本的個(gè)數(shù)增加而無(wú)限增加。因此,本文設(shè)計(jì)了限定位寬的對(duì)數(shù)域二元算術(shù)編解碼實(shí)現(xiàn)方法。在對(duì)數(shù)域二元算術(shù)編解碼算法的基礎(chǔ)上,本文提出在編碼過(guò)程中增加“合理的區(qū)間縮放和碼流提早輸出操作”以及“未解決比特清空機(jī)制”,可保證編碼在限定位寬寄存器中實(shí)現(xiàn);相應(yīng)地,本文提出在解碼過(guò)程中增加“合理的區(qū)間縮放和碼流分段讀取操作”,并在實(shí)數(shù)域進(jìn)行區(qū)間對(duì)比,可保證解碼在限定位寬寄存器中實(shí)現(xiàn)。除此之外,本文還提出僅在編碼端約束大概率符號(hào)連續(xù)出現(xiàn)次數(shù)的方案,亦能保證解碼在限定位寬寄存器中實(shí)現(xiàn);且該方案已被采納進(jìn)AVS1/IEEE1857.1標(biāo)準(zhǔn)的參考軟件中,用于指導(dǎo)編碼器的設(shè)計(jì)。上下文概率建�？梢蕴岣咝旁吹膲嚎s效率,但是也增加存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo);二值化過(guò)程在理論上雖然不影響壓縮效率,但其直接關(guān)系到信息保持編碼的吞吐率。因此本文通過(guò)相應(yīng)的分析,提出了低存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)的高效上下文條件概率建模設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和高吞吐率的二值化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。本文基于所提出的準(zhǔn)則,為視頻壓縮中部分語(yǔ)法元素設(shè)計(jì)了上下文條件概率建模和二值化方法,在不影響壓縮效率的情況下減小了信息保持編碼環(huán)節(jié)的存儲(chǔ)空間、提高了吞吐率。所有設(shè)計(jì)成果均被AVS2/IEEE1857.4 標(biāo)準(zhǔn)采用。在信源描述模型方面,傳統(tǒng)信息保持編碼將信源描述成平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程進(jìn)行分析,而本文將視頻信號(hào)描述為非平穩(wěn)信號(hào),更能反映視頻信號(hào)的特性。對(duì)于非平穩(wěn)信源,概率分布這種大尺度的統(tǒng)計(jì)特性不適合描述其局部變化的特性,因此,本文提出用“樣本取值可能性分布”來(lái)描述非平穩(wěn)信源,并用其取代信息保持編碼碼字映射過(guò)程中使用的信源概率分布。此時(shí),碼字映射過(guò)程去除的冗余為前后樣本的相關(guān)性;編碼速率,即平均每個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的碼字長(zhǎng)度,為樣本取值可能性估計(jì)的平均誤差所帶來(lái)的開(kāi)銷(xiāo)。進(jìn)一步地,本文提出兩種提高樣本取值可能性估計(jì)準(zhǔn)確度的方法,能有效地提升視頻信號(hào)的壓縮效率。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN919.81
【部分圖文】：

博士學(xué)位論文紋理，視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)計(jì)了多個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式。早期的幀內(nèi)預(yù)測(cè)需像素進(jìn)行變換，然后在變換域上做差分預(yù)測(cè)。后來(lái)逐漸發(fā)展成像素向的幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)［１１。在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)［２Ｈ４１增加了方向性紋理模付各種復(fù)雜的圖像方向性紋理。除了方向性紋理外，文獻(xiàn)Ｗ１６１描述了紋理，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的預(yù)測(cè)模式。??

存在一定的空域相關(guān)性。這種殘差之間的相關(guān)性被稱(chēng)為殘差的空域冗余。在圖??Ｉ」所示的豎直紋理區(qū)域中，實(shí)際像素在豎直方向上不是完全相同的，存在一定??的漸變。此時(shí)，僅用一階豎直預(yù)測(cè)不能完全消除紋理的相關(guān)性。圖１．３為預(yù)測(cè)后??所得到的預(yù)測(cè)殘差，可以看到預(yù)測(cè)殘差并不是混亂的，仍有少部分的豎直相關(guān)性。??變換技術(shù)能有效地去除殘差系數(shù)在二維空間上的空域冗余特性。早在上個(gè)世紀(jì)??６０年代，變換理論的研究已經(jīng)證明了?Ｋａｒｈｕｎｅｎ－Ｌｏｅｖｅ變換（ＫＬＴ：Ｋａｒｈｕｎｅｎ－Ｌｏｅｖｅ??Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）的最佳去相關(guān)性。但考慮到ＫＬＴ的形式和信源統(tǒng)計(jì)分布特性密切相??關(guān)，實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜。因此對(duì)于大部分信號(hào)采用低復(fù)雜度的離散余弦變換［１５］來(lái)近似??ＫＬＴ變換。如今，隨著計(jì)算處理能力的增強(qiáng)，主流壓縮技術(shù)傾向于分析信源的分??布特性，從多個(gè)變換候選項(xiàng)中，選取更符合信源特性的ＫＬＴ變換�；趲瑑�(nèi)預(yù)??測(cè)模式的方向性變換［１６］和基于信號(hào)特性的變換〃７１４１８１是未來(lái)變換領(lǐng)域發(fā)展的主??要方向。??Ｉ）??圖１．３具有豎直方向相關(guān)性的預(yù)測(cè)殘差??人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)圖像的對(duì)比度、色彩、時(shí)空域和頻域等諸多特性的分辨率是??有限的。適當(dāng)?shù)販p少一些人眼不敏感的高頻信息，人眼并不會(huì)察覺(jué)。我們將這類(lèi)??冗余特性稱(chēng)為視覺(jué)冗余。在視頻壓縮的過(guò)程中，人們通過(guò)對(duì)變換后的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)??行量化去除視覺(jué)冗余。如圖１．４所示

}不同失真帶來(lái)的主觀影響
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本文編號(hào)：2836026