无线视频组播中基于压缩感知的视频压缩方法研究

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1、南京邮电大学硕士学位论文无线视频组播中基于压缩感知的视频压缩方法研究姓名：倪诗锋申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：宋建新2011-03南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要摘要随着无线网络和多媒体技术的迅猛发展，无线环境下的组播视频通信在成为可能的同时也面临着巨大的挑战。由于无线信道的随机衰落性和高误码率，如何保证为处于不同信道的众多接收端提供服务成为了问题的焦点。这些接收端支持的比特率不同、数据包丢失率不同、吞吐量不同，相同的地方是它们都想接收到高质量的视频。本文利用最新出现的压缩感知理论提出了解决上述问题的办法。压缩感知是近几年信号处理理论的重大突破，它采用测量

2、的方法对信号进行压缩处理，测量后的数据呈现出一种无结构的性质，也就是每一个数据对于信号的重建的重要程度都是一样的。我们利用这一特性来设计适合于无线组播环境的视频编解码器。首先在无线环境中，将压缩感知编码视频帧得到的数据中的部分进行重建，结果仍然得到一定质量的视频。实验证明重建质量与数据数量基本成线性关系，而与位置信息无关。随后将这一编码特性推广至无线组播中，证明压缩感知编码视频适合于特殊的无线组播环境。为了进一步增加视频的压缩率，充分利用帧与帧之间巨大的相关性，我们提出三种不同的帧间改进方案。首先我们提出一种适用于头肩序列的差值压缩感知方法，该方法对非关键帧压缩感知的数据进行

3、二次压缩感知，提高了压缩率。然后根据现有视频编码运动估计的框架，针对残差高稀疏性的特点，对关键帧与残差分别进行压缩感知。最后我们利用帧间块与块的相关性，采用构造冗余字典的方法，对关键帧和非关键帧分别采用基于帧级的压缩感知和基于块级的压缩感知，在保持压缩率的同时提高了非关键帧的恢复质量。实验结果表明，基于压缩感知的视频编解码方法运用于无线组播环境能够满足不同接受端的需要，达到一条编码流就能够满足不同信道需要的效果。关键词：无线组播压缩感知视频压缩解码运动估计I南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要AbstractWithrapiddevelopmentofwirelessnetwo

4、rkandmutimediarechniques,vediomuticastispossibleinwirelessenvironment.Howtoprovidegoodservicestoensuredifferentusersisconcentrated.Thesechannelsaswellasusersdifferwithbitrates,packetlossrate.Buttheyallneedhigh-qualityvideo.Thisarticletriestosolvetheproblemabovebytakingadvantageofthelatestth

5、eoryofcompressivesensing.Itdealswithsignalsbymeasurementwhichleadstotheunstructuredcompresseddata.Wetrytodesignanappropriatevideocodecforwirelessmulticastenvironmentbytakingadvantageofthefeaturesmentionedabove.Firstly,partsofcompressedsensingdatawereusedforvedioframereconstruction,theresult

6、showedthatcertainqualityvediocanstillbereconstructed.Experimentsshowedthatthereconstructvideoqualitywasproportionaltotheamountofcompressedsensingdata.ThenThecharacteristicsabovewereextendedtothewirelessmulticast,experimentsalsoshowedthatreconstructvideoqualitywasproportionaltobiterrorratein

7、wirelessenvironmentTofurtherenhancevideocompression,threedifferentscenarioswereproposed.Thefirstwasasecondarycompressedsensingwhichsuitforsecurityvedio.Inthiscase,differencebetweenthenon-criticalframeandkeyframesexperiencedcompressedsensingagain.Thenacco