无反馈分布式视频编码的码率分配与传输策略研究

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分布式视频编码是一种基于Slepian-Wolf无损信源编码理论和Wyner-Ziv有损信源编码理论的全新的视频压缩方法。通过在解码端利用编码数据之间的相关性,分布式视频编码将传统的混合视频压缩方案中编码端进行运动估计所需的大量计算转移到解码端,进而设计出一种低复杂度视频编码器,以满足在资源受限的移动设备上实现各种“上行链路”视频应用的编码需求,具有重要的理论意义和实用价值。然而,主流的分布式视频编码方案大多是基于反馈通道的,由解码器来控制码率的分配。这种方案虽然能够达到最优的码率分配和最佳的率失真性能,但是由于依赖反馈通道,使得延时增加和解码器相对复杂,不适用于反馈通道不存在或时延要求严格的应用场景。针对上述问题,研究了无反馈分布式视频编码的码率分配与传输策略。设计了一种支持码率分配的无反馈变换域分布式视频编码方案,并提出了一种无反馈编码器码率分配方法。在进行码率分配时,首先根据视频内容选择最优的编码模式,接着利用变换域相关性预测模型来估计所需的最优码率,并集成到无反馈变换域分布式视频编码系统中。实验结果表明,与基于反馈通道的解码端码率分配方法相比,可实现在反馈通道不存在的情况下的码率分配,率失真性能下降不到0.3dB。针对无线有损信道的动态性和不可预知性所造成的丢包和误码引起的视频传输质量下降问题,并且考虑到视频帧的运动区域对视频质量影响较大的特点,设计了一种基于运动区域分布式视频编码的无线容错视频传输方法。首先通过识别重要运动矢量来检测运动区域,接着利用无反馈分布式视频编码方法对其进行压缩,然后解码器利用接收的校验码流对有损运动区域进行错误恢复,最后重构出整个视频。实验结果表明,相比前向纠错方法和解码端错误隐藏方法,所提出的方法具有更强的差错恢复能力,率失真性能提高了1.7dB以上。为满足1080p高清视频广播的需求,同时兼容已有的1080i高清视频广播,设计了一种基于无反馈分布式视频编码的全高清视频广播方法。首先利用无反馈分布式视频编码器对跳过视频场序列进行压缩并产生校验码流,然后解码器利用接收的校验码流来纠正自适应内插方法产生的估计跳过视频场序列的“相关性噪声”,最后重构出逐行视频帧序列。实验结果表明,相比基于单播的方法和基于可伸缩编码的方法,提出的方法具有更优的率失真性能,提高了将近1dB。所提出的支持码率分配的无反馈分布式视频编码方案与有反馈分布式视频编码方案不同,由编码器来控制码率的分配,具有不依赖反馈通道,延时短和解码器复杂度相对较低等优点。基于此方案,提出了一种基于运动区域分布式视频编码的无线容错视频传输方法,提高了有损信道下的视频传输容错性能,并且提出了一种基于无反馈分布式视频编码的全高清视频广播方法,实现了同时兼容两种高清格式的视频广播系统。
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