远程医疗视频图像压缩编码算法研究及实现

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1、中南民族大学硕士学位论文远程医疗视频图像压缩编码算法研究及实现姓名：刘明堂申请学位级别：硕士专业：生物医学工程指导教师：刘海华20050501中南民族大学硕士学位论文摘要近年来，随着多媒体技术、计算机网络和通信技术的发展，远程医疗取得了重大的成就，并获得了广泛的应用。视频图像作为远程医疗系统的重要信息来源之一，为远程医疗系统提供了大量的可视化信息。然而，由于视频信息的数据量非常大，所需要的存储空间大，传输频带宽等，严重地影响了视频信息的应用。为此，如何有效地压缩远程医疗视频信息，减少数据存储空间和提高通信效率是远

2、程医疗系统所需解决的重要问题。由于远程医疗系统应用的特殊性，使得远程医疗视频压缩技术具有相应的独特性。虽然各种视频压缩新技术不断涌现，基于不同应用的视频编码国际标准也不断被推出，但是，MPEG-4作为现在最重要最有影响的压缩编码国际标准之一，具有基于对象的编码思想，高压缩比、可扩展性、可交互性等许多优点，更适合远程医疗系统的应用。因此，本文以MPEG-4的基本框架为基础，对视频编码技术展开深入研究。本文的主要工作是认真研究MPEG-4视频压缩标准的校验模型，根据远程医疗系统中图像处理和图像传输的应用要求，完成了视频

3、编码系统的实现。该系统力求在保证一定图像质量的前提下，尽可能地提高视频压缩比，以减少存储和传输的数据量。由于运动估计直接影响视频编码系统的性能和效率，并且运行时间占整个编码系统的60％－80％，因此，研究更加鲁棒、快速、高效的运动估计算法，成为本文研究的重要内容。本文详细分析了目前各种运动估计算法，确定了基于块匹配的快速搜索算法的研究。重点讨论了经典的快速块匹配运动估计算法的基本原理和实现过程，如三步法(TSS)、二维对数法(TDL)、十字搜索法(CS)等。这类算法在应用过程中存在搜索步长大，搜索方向的不确定性的缺

4、点，可能导致局部最优。在此基础上，分析了各种运动类型的视频图像运动矢量分布特性，验证了运动矢量分布的基于中心的十字形偏置特性。结合远程医疗视频图像分析，获得了运动矢量分布的非对称性。根据菱形法(DS)、十字形－菱形法(CDS)等算法的搜索模型结构，提出了风筝形－六边形搜索(KHS)算法。该算法强调运动矢量分布的非对称性，加快了搜索速度，从而减少了运动估计的时间，提高了编码效率；最后，使用KHS算法，结合MPEG-4校验模型(VM)完成了MPEG-4视频编码器和解码器的软件实现。该编码器进一步验证了KHS算法，通过实

5、际应用证明是有效的。关键词：远程医疗；视频压缩；MPEG-4；运动估计；风筝形－菱形搜索（KHS）算法；编解码器-i-远程医疗视频图像压缩编码算法研究及实现ABSTRACTWiththedevelopmentofComputerNetwork,MultimediaandCommunicationtechnology,telemedicinehasbeenwidelyandsuccefullyusedrecently.Peoplestillcaptureinformationmainlyfromvisionintel

6、emedicinesystem.However,videodataisveryenormous.Thekeyproblemassociatedwithvideotechniqueishowtosolvetheconflictoftheenormousdataandthenarrowbandwidth.Toreducetherequirementsofbandwidth,digitalvideocompressiontechniqueisappliedforstorageandlowbitratetransmissi

7、on.Becauseoftheparticularityoftelemedicinesystem,Digitalvideocompressiontechniquehasalreadybecomeoneimportantanduniquepart.Manymultimediacompressionandcodingstandardshavebeenappliedinthisdomain.Amongthem,internationalstandardMPEG-4playsanimportantroleinthevide

8、ocompressionfield.Duetoitsobject-basedidea,ithasthevirtueofhighcompressionratio,scalability,inter-activitywithusersandsoon.Forthisreason,MPEG-4isespeciallysuitableforvideocompressi