基于弹性运动模型的视频压缩算法研究

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2、意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。()2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“√”或填上相应内

3、容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)搬咖印叮)●17／孙节签加滏印明言摘要当今，随着高清、超高清视频以及3D电影的快速普及，视频应用向着高清晰度、高帧率的方向发展。在有限的传输带宽及存储空间中，对视频信息进行高效压缩成为了关键技术。在新的应用背景下，新一代高性能视频编码标准(H蟾hEmcientVideoCoding，HEVC)把视频标准化进程推到了新的高度，在达到上一代视频标准H

4、_264／AVC相同主观效果时，HEVC能节省30—50％码率。然而，HEVc仍旧采用了以前视频标准中的混合编码框架。特别是在帧间预测中，HEvC仍然采用基于刚性平移运动模型的块匹配算法(BlockMatchingAlgorithm，BMA)，该算法从第一代视频编码标准一直沿用至今。传统的BMA算法具有以下三点局限：第一，恒定的运动矢量场，也就是对于同一匹配块中的所有像素点均赋予相同的运动矢量；第二，平移运动模型无法有效地表述摄像头缩放、旋转和物体形变等复杂运动；第三，BMA运动模型对于具有复杂矢量场的块采用更小

5、块分层近似方法，它会带来更多的运动矢量比特开销。从率失真的角度看，传统BMA算法的局限性直接阻碍视频压缩性能的进一步提高。因此，研究高效的非平移运动模型，是今后视频发展需要面临的重要问题之一。本文对一种基于二维离散余弦基函数的弹性运动模型进行了研究，将其与传统块平移运动模型进行分析比较，验证其在帧间运动预测上的性能。基于二维离散余弦基函数的弹性运动模型能用较少的运动参数有效地拟合图像中缩放、旋转和形变等弹性运动矢量场。对弹性运动模型参数求解时，我们采用了迭代高斯一牛顿梯度非线性最优化算法。最后，本文将基于弹性运动

6、模型的帧间预测模块应用于HEvC的编码模型HMl2．O中。主客观实验结果表明，在中低码率，相对于HEVC，基于弹性运动模型算法的改进型HEVC在编码图像PSNR平均损失约1％前提下，码率平均节省3—12％，并且主观效果几乎不受影响。关键词：视频压缩；运动估计；弹性运动模型；HEVCAbstractNowadays，w“hthefastpopularizationofhigh—definition，unra—high—defin“ionvideoand3Dmovies，video印plicationsaredeVe

7、lopillgtowardhigh—resolutionandhigh丘amerates．Inthecaseof1irnjtedtransmissionbandwidthandstoragespace，emcientcompressionofvideoiIlformationhasbecomethekeytechn0109y．Undersuchabackgroundofnewapplications，HighEmciemV订eoCoding(HEVC)，thenewestgenerationvideocodmgs

8、tandard，haspushedVideostandardizationprocesstoanewheight，whichmeansHEVCisabletousingapprox硫ately30—50％lessbitrateonaVeragecomparedwiththepreViousgenerationVideostandardH．264／AVCattheequiv