小波变换在低码率视频压缩技术中的应用

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1、贵州大学硕士学位论文小波变换在低码率视频压缩技术中的应用姓名：张健申请学位级别：硕士专业：计算机应用指导教师：陈孝威20020401摘要目前，在低码率视频编码技术中普遍采用的是基于运动补偿加帧内编码的结构，其中对帧内编码的处理主要是采用了离散余弦变换(DcT)和熵编码相结合的方式。面DcT变换不具有良好的时频局域性，变换后的系数失去了对原图象精细结构的描述，因此在量化编码时无法采用特殊的方法，从而在高压缩比的应用场合会产生重构图象的边缘轮廓迷糊和块效应。而离散小波变换(DwT)在时域和频域具有良好的局部化性质，对高频成分采用逐渐精细的时域或空域取样步长，从而可以聚焦到对象的任

2、意细节。因此，基于离散小波变换(DWT)的编码方法在能够很好地消除图象数据中的统计冗余的同时，又能够利用其多分辨率的变换特性更好地保持图象的细节。本文以低码率视频编解码器中具有代表性韵rrU—H．263建议为平台，重点分析了H．263视频编解码器中的离散余弦变换(DCT)；接下来对小波变换进行了深入的分析，设计了一个采用小波变换的H。263视频编解码器，并将小波变换系数的特点与人眼视觉系统的特性相结合，设计了新的量化策略。实验结果表明，本文设计的视频编解码器在高压缩比的情况下，其重构图象比传统的基于DCT变换的H．263视频编解码器的重构图象具有更高的信噪比和更好的主观视觉效

3、果，是一个在低码率环境下具有实用价值的视频编解码器。关键词：小波变换离散余弦变换H．263视频编码量化前言随着计算机和通信技术的发展，人们对于各种视频和多媒体信息的需求不衙增长，然而视频信息具有数据海量性的特点，它给信息的存储和传输造成了较大的困难。因此研究和开发新型有效的视频数据压缩方法，以压缩的形式存储和传输这些数据将是最好的选择。近十年来，图象编码技术得到了迅速的发展和广泛的应用，并且日臻成熟，其标志就是几个关于图象编码的国际标准的制定。自从1990年H．26l草案问世以来，国际标准化组织ISO和国际电信联盟电信标准化部分ITU-T就视频编码方案作了一系列的努力，以指导

4、日益增长的视频业务的要求，制定了以下一些视频，图象压缩算法方案：H．26lJPEGMPEG．1Ⅳ即EG．2／H．262H．263K妒EG_4f1984．12——1990．n(1986-一1990．71f1988——1992．111f1988——1994．11)(1995

5、2——1995．61f1993．9-一19981以上的建议和方案中，H．26l是最早形成的，它的编码方案也是以后各方案的基础。这些标准图象编码算法融合了各种性能优良的传统图象编码方法，是对传统编码技术的总结，代表了目前图象编码的发展水平。图象编码技术的进步使在受限的带宽内实对传送视频数据成为可能。国际电信联盟

6、电信标准化部分(ITU．T)于1996年4月通过了H．324低比特率多媒体通信终端建议，为可视电话系统的研究和设计提供了标准。基于该建议的可视电话可在公用电话交换网(PSTN)上传送实时音视频信息和其它数据，其受限带宽为28．8kbps。H．324建议是一个建议集⋯，包括如下的相关建议：低比特率多媒体通信终端建议；低比特率视频压缩编解码建议【1】双速率语音编解码建议；多媒体控制建议：H．223：音频、视频、数据、控制信息等数据流的复分接；V34：调制解调：H．3“系统框图如下：掰狮班蜥HGHI视频输入ll视频编解码器l输出装置r引H．263脚．261广——一l音频输入l{l视

7、频编解码器II通道I数据流调制解调I输出装置r门G723．】n延迟广复分接一v．34，v．8h-。_-_-。·_-·_-__’一■’__。-·_。_一H．223H．324系统框图其中H．263视频编解码部分无疑是H324多媒体终端中最重要的部分，它是根据H．261【2l改进而来，针对低码率视频编解码，采用了一些较成熟有效的方法，改善了图象的质量。可以称为是低码率视频编解码器中的代表。与H．261一样，H．263建议也是基于运动补偿加帧内编码的结构。其中对帧内编码的处理也采用了离散余弦变换(DcT)和熵编码相结合的方式。本文正是以H．263这一典型的低码率视频编解码建议为平台，

8、来研究小波变换在低码率视频压缩环境中的应用。运动补偿加帧内编码的结构已被各种视频编码标准所采用，然而在低码率的应用环境中，基于离散余弦变换(DCT)的编码方法，变换后的系数失去了对原图象精细结构的描述，从数据流中去除了大部份高频信息，而这些高频信息往往对应原始图象数据中的细节部分，例如边缘。按人眼的视觉特性，这些细节信息对于图象的主观质量很重要，去除了这些高频信息很容易引起重构后的图象边缘轮廓模糊，造成图象质量的下降。究其根本原因，在于DCT变换方法不具有良好的时频局域性。小波变换由于在时域和频域同时具