本文關鍵詞：基于HEVC幀內無損編碼的技術研究

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【摘要】：眾所周知,在人們的日常工作以及娛樂生活,信息傳遞等方面,視頻發(fā)揮著舉足輕重的作用。視頻是由多幀圖像組合而成,如果在視頻傳輸的過程中直接對視頻圖像進行編碼傳輸,這樣極大地浪費網絡的帶寬,所以,需要對視頻圖像進行有效的壓縮存儲,編碼表示之后進行網絡傳輸。然而在視頻圖像之間存在時間冗余和空間冗余,因此如何有效的利用空間以及時間冗余性對視頻圖像進行有效的編碼以及壓縮成為大家研究的熱點。目前國際上最新的視頻編碼標準HEVC(High Efficiency Video Coding)中包括有損壓縮編碼和無損壓縮編碼。有損壓縮編碼和無損壓縮編碼廣泛應用在不同的領域中。在電視廣播,視頻會議中,有損壓縮能夠獲得更好的壓縮效率。無損壓縮則經常用到醫(yī)學圖像,衛(wèi)星遙感,指紋識別等對圖像真實度要求很高的領域中,犧牲一定的壓縮效率,以滿足對重構視頻圖像的質量要求。在HEVC中,每個編碼單元由亮度編碼單元和色度編碼單元組成。本文中針對亮度編碼塊的殘差塊進行一種基于HADMARD蝶形變換的變換方式,其中殘差塊的元素是幀內亮度塊根據預測方式進行預測之后得到的與參考像素之間的差值。在有損編碼過程中,殘差單元需要經過變換、量化之后進行熵編碼,而其中的變換通常采用的是整數DCT變換,能夠使能量集中在高頻區(qū)域,然后經過量化,將高頻區(qū)域的能量置為0,從而有效的減少了殘差塊的編碼需要的比特數。然而,無損編碼要求解碼得到的視頻圖像與輸入的原圖像完全相同,這樣就不能采用有損編碼中的變換,量化等步驟,HEVC中是對殘差塊進行直接編碼傳輸,這樣極大地浪費了編碼的比特數。所以,在經過本文中提出的變換之后,能夠有效的節(jié)省編碼殘差的比特數,從而減少了幀內無損編碼傳輸的比特率,提升了性能。在采用本文提出基于HADMARD行變換的基礎上,綜合HEVC本身的直接傳輸殘差的方法,自適應的在兩種方式之間選擇,從而有效的提升了編碼的性能。實驗結果顯示,采用該變換之后,對于HEVC測試的5個標準序列,與參考軟件HM15.0相比,比特率平均減少0.92%�；贖ADMARD列變換的基礎上,綜合HEVC本身的直接傳輸殘差的方法,自適應的在兩種方式之間選擇,從而有效的提升了編碼的性能。實驗結果顯示,比特率平均減少0.98%。基于二維HADMARD蝶形變換的變形變換,綜合HEVC本身的直接傳輸殘差的方法,自適應的在兩種方式之間選擇,從而有效的提升了編碼的性能。實驗結果顯示,比特率平均減少2.38%,本文中采用的是先對殘差塊進行基于列的HADMARD蝶形變換,再對數據進行基于行的HADMARD蝶形變換。最后加上HEVC自身的直接傳輸殘差的方式,共四種變換方式,設置兩個標志位,在編碼端通過比特率選擇哪種變換方式,并將標志位傳給解碼端進行相同方式解碼,最后對于HEVC的5個標準測試序列,與參考軟件HM15.0對比,比特率平均減少2.69%�？紤]到殘差進行HADMARD變換之后,會有能量集中的特性,以及預測單元中,離參考塊元素越接近的像素值得到的預測值越準確,反之,離參考塊元素越遠的像素值越不準確的規(guī)律,HEVC原有的掃描方式已經不能滿足本文提出的算法的需求。因此,根據不同的變換方式后的殘差的統(tǒng)計特性,修改熵編碼之前的相應的掃描方式,實驗結果表明,與HM15.0參考軟件相比,HEVC的5個標準測試序列的比特率平均減少3.71%。
【關鍵詞】：HEVC幀內無損編碼 HADMARD蝶形變換 殘差單元 掃描方式
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN919.81
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 國內外相關領域開發(fā)情況及應用現狀的分析12-15
• 1.2.1 數字圖像無損壓縮的研究現狀12-13
• 1.2.2 數字視頻無損壓縮的研究現狀13-15
• 1.3 論文主要研究內容15-16
• 1.4 論文內容及結構16-18
• 第2章 HEVC的關鍵技術以及無損壓縮方法18-30
• 2.1 HEVC的基本框架和編碼結構單元18-22
• 2.1.1 HEVC的基本框架18-19
• 2.1.2 HEVC的關鍵技術介紹19-22
• 2.2 HEVC的預測編碼技術22-24
• 2.2.1 幀內預測22-23
• 2.2.2 幀間預測23-24
• 2.3 有損壓縮編碼24-25
• 2.4 常見的無損壓縮方法25-28
• 2.4.1 香農-范諾編碼25
• 2.4.2 哈夫曼碼25-26
• 2.4.3 算術編碼26
• 2.4.4 RLE編碼26-27
• 2.4.5 詞典編碼27
• 2.4.6 預測編碼27-28
• 2.5 本章小結28-30
• 第3章 HEVC幀內無損編碼的技術研究30-46
• 3.1 DCT變換30-31
• 3.2 HADMARD矩陣31-38
• 3.2.1 HADMARD矩陣理論介紹及性質31-34
• 3.2.2 HADMARD蝶形變換34-38
• 3.3 HEVC幀內無損編碼38-43
• 3.3.1 對殘差塊的HADMARD蝶形變換的變形變換39-42
• 3.3.2 無損編碼變換方式的選擇42-43
• 3.4 實驗結果43-45
• 3.5 本章小結45-46
• 第4章 HEVC幀內無損編碼的掃描方式研究46-53
• 4.1 HEVC的掃描方式46-48
• 4.2 HADMARD蝶形變換后的改進的掃描方式48-49
• 4.3 實驗結果49-51
• 4.4 本章小結51-53
• 結論53-54
• 參考文獻54-59
• 致謝59

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