發(fā)布時間：2018-11-12 08:56

【摘要】：隨著航空測量技術(shù)的迅猛發(fā)展,機(jī)載光學(xué)傳感器的分辨率也越來越高。高分辨率、高幀頻等參數(shù)給視頻數(shù)據(jù)的存儲和傳輸帶來了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。視頻的高質(zhì)量、高效率傳輸已經(jīng)成為制約無人機(jī)應(yīng)用的重要難題。在實際的傳輸帶寬和存儲容量都有限的情況下,為了保證重建視頻的質(zhì)量以及最大限度地減少傳輸、存儲的數(shù)據(jù)量,則必須采用高效的視頻壓縮編碼技術(shù)。因此,高效的視頻編碼技術(shù)在高分辨率航空視頻的存儲與傳輸系統(tǒng)中有著重要的應(yīng)用價值與研究意義。高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)(HEVC,High Efficiency Video Coding)作為新一代的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),延續(xù)了基于塊的混合編碼框架。由于引入了許多先進(jìn)的編碼技術(shù),顯著的提升了壓縮性能。而碼率控制作為視頻編碼中的關(guān)鍵技術(shù),是保障編碼器在充分利用有限的存儲與帶寬資源下獲取最優(yōu)編碼質(zhì)量的重要工具。因此,HEVC中的碼率控制技術(shù)已經(jīng)成為視頻壓縮編碼領(lǐng)域的研究熱點。本文系統(tǒng)的介紹了視頻編碼中的碼率控制的原理與基本理論。在總結(jié)和分析HEVC碼率控制算法提案及相關(guān)改進(jìn)算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合高分辨率航空視頻存儲與傳輸?shù)膽?yīng)用需求,深入研究了HEVC碼率控制算法。全文的主要創(chuàng)新和研究成果包括:(1)提出一種基于視頻特性的初始量化參數(shù)估計方法。首先,分析了影響初始量化參數(shù)估計的視頻特性,主要包括每像素比特數(shù)和圖像的復(fù)雜度。然后,以大量的測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),建立最佳的初始量化參數(shù)與視頻特性間的關(guān)系模型。最后,根據(jù)映射關(guān)系模型以及計算獲得的視頻特性,估計出適合待編碼視頻序列的最優(yōu)初始量化參數(shù)。實驗結(jié)果表明,當(dāng)使用該算法所獲得的初始量化參數(shù)對測試序列編碼時,不僅能夠提升編碼后的重建幀質(zhì)量。同時,大幅降低了碼率控制誤差。并且有效的抑制了序列間每幀圖像的質(zhì)量波動。也就是說,采用該方法編碼可以獲得更優(yōu)質(zhì)、平穩(wěn)的編碼視頻流。(2)提出了一種基于緩沖區(qū)狀態(tài)及梯度的低延時碼率控制方法。該方法能夠解決不合理的比特分配所帶來的視頻質(zhì)量降低的問題。首先,利用當(dāng)前視頻圖像組中剩余比特數(shù)及當(dāng)前緩沖區(qū)狀態(tài)預(yù)分配幀層目標(biāo)比特數(shù);然后,采用梯度算子衡量每幀圖像中各個LCU(LCU,Large Coding Unit)的時空復(fù)雜度,并將其作為權(quán)重為各個LCU預(yù)分配目標(biāo)比特數(shù);最后,利用R-λ模型獲得目標(biāo)比特數(shù)下的編碼參數(shù),實現(xiàn)對視頻的壓縮編碼,并完成模型參數(shù)更新。實驗表明,在8Mbps的帶寬下,提出的算法使碼率控制誤差縮小到HM16.0的2/5,視頻中圖像質(zhì)量波動范圍降低到HM16.0的1/4以內(nèi)。有效抑制了幀間比特消耗波動,使得緩沖區(qū)占用量能在小范圍內(nèi)平穩(wěn)波動,圖像主觀質(zhì)量也得到了改善,能夠滿足機(jī)載偵察系統(tǒng)低延時的應(yīng)用需求。(3)提出一種基于感興趣區(qū)域檢測的碼率控制方法。該方法能夠提高無人機(jī)機(jī)載偵察視頻中目標(biāo)區(qū)域的重建質(zhì)量,并獲得高壓縮比。首先,通過感興趣區(qū)域提取方法,檢測出航空視頻中的感興趣區(qū)域;然后,以感興趣區(qū)域占整幀圖像的比例為權(quán)重,分配幀層目標(biāo)比特數(shù);以每個LCU中包含的感興趣區(qū)域像素個數(shù)為權(quán)重,分配LCU層目標(biāo)比特數(shù)。最后,利用R-λ模型獲得目標(biāo)比特數(shù)下的編碼參數(shù),實現(xiàn)對視頻的壓縮編碼,并完成模型參數(shù)更新。實驗表明,在整幀圖像質(zhì)量下降不大的情況下,該方法顯著的提升了目標(biāo)區(qū)域的質(zhì)量,提高了壓縮比。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN919.81

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5 環(huán)，

本文編號：2326650