基于视觉优化的视频编码相关技术研究-信号与信息处理专业论文.docx

ADissertation Submitted to Shanghai Jiao TongUniversityforthe Degreeof PhilosophyDoctorResearcheson the VideoCoding Related Techniques based on VisualOptimizationAuthor:ZhengyiLuoSpecialty:Signaland Information ProcessingAdvisorI:Prof.Shibao ZhengAdvisorII:Assoc.Prof.Li SongSchoolof Electronic Information and Electrical Engineering Shanghai Jiao TongUniversityMay,2013学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名 .全必，，-.4，!l日 期.1.-0/3年.5月主圭二日万方数据万方数据学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。必威体育官网网址口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不必威体育官网网址田f(请在以上方框内打，J)学位论文作者签名:忍剧与日 期:主主13一年」三月圭主日阴阳伊东日期:_l且主一年 s 月主自万方数据申请上海交通大学博士学位论文基于视觉优化的视频编码相关技术研究摘要随着信息技术的发展，视频在现代生活中的应用越来越广泛。但由于视频 的数据量非常庞大，实际应用中往往需要进行视频的压缩编码处理，由此也促 进了与视频编码相关的各项技术的研究与应用。由于人眼经常是视频的最终接收者，在视频编码相关技术中考虑视觉特性 往往具有重要的意义。目前，虽然已有许多考虑视觉特性的视频编码相关的研 究成果，但随着新近的视频编码标准和传输保护方法的推出，与之相适应的基 于视觉特性的视频编码相关技术仍有一定的研究价值。本文即围绕基于视觉优 化的视频编码相关技术展开讨论。视频编码相关的研究主要集中于编码、传输、解码三个方面。本文也分别 从这三个方面选择研究内容。在编码阶段考虑视觉特性一般是施行主观特性编码。本文首先提出一种针 对H.264/AVC标准的基于视觉特性的视频编码方法。我们首先利用经典DCT 域的恰可察觉失真（JustNoticeableDistortion，JND）模型估计出视觉的敏感性 分布。然后，我们把相应的JND阈值转换至H.264/AVC变换域中，并根据转 换后的阈值自适应地抑制预测残差的变换系数。此外，我们还从等效失真的角 度修正了用于率失真优化的拉格朗日（Lagrange）乘子，以使其适应带有系数 抑制的编码。所提出的方法与H.264/AVC标准完全兼容。实验结果表明，在 保持相似视觉质量的前提下，该方法在量化参数（Quantization Parameter，QP） 低于28时能比JM14.2参考软件明显节省码率，在多数情况下也比Chen的方 法有更好的码率节省效果。由于一般的信道往往无法避免传输差错的影响，因此视频传输时通常需要 相应的差错保护措施。本文接着针对最近开发出的喷泉（Fountain）信道码－－Raptor码，研究基于Raptor码的非均等差错保护（UnequalErrorProtection， UEP）方法。与许多已有的方法不同，我们采用标准的Raptor码以获得更好的 实用性。我们利用Raptor码在分组长度较长时的良好特性以及视频包的优先—i —申请上海交通大学博士学位论文级，分别提出了复杂度不同的基本型和增强型非均等差错保护方法。并且也进 一步给出了所提方法的优化配置算法。实验结果表明，在丢包环境下，我们的 方法能比GRIP 方法更好地提升视频的客观和主观质量。在解码阶段提升视觉效果经常采用误码掩盖的方法。本文最后根据人眼 往往更关注图像中感兴趣区（RegionOfInterest，ROI）的特性，提出一种基于 H.264/AVC标准的改进感兴趣区误码掩盖的方法。在编码端，根据背景宏块的 量化后系数，我们把感兴趣区宏块的运动矢量信息自适应地嵌入到背景中。考 虑到背景中只能嵌入有限量的信息，我们进一步提出根据一种预定义的误码传 播度量来确