AVS熵编码技术分析与其在DSP上的实现

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，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：日期：年月日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，即：学校有权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。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内

2、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。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1论文研究背景及意义1.1.1视频压缩的必要性近年来，随着现代信息社会的发展，人们对各种多媒体信息的需求不断增长，尤其是数字化后的视频信息具有海量的数据，它给信息的存储和传输造成很大的困难，成为人类有效地获取和使用信息的瓶颈之一，单纯地靠提高存储容量或传输的信道容量是不切实际的

3、，以CIF大小的一路视频为例计算，即分辨率为352×288，假设帧率采用每秒30帧，采样格式为4:2:0，这样的一路视频，如果不经过任何压缩，码率将会是352×288×3/2×30×8=36.5Mbps，即每秒钟的信息量为36.5Mbits，那么在1G的存储设备中，只能容纳不到30秒的视频，这对存储设备和信道容量是极大的浪费，尤其在需要实现大规模图像数据库和传输高分辨率实时图像序列的场合，视频压缩编码[1-2]就显得更加重要。1.1.2视频压缩的可行性研究发现，图像数据表示中存在着大量的冗余。通过去除这些冗余数据可以使原始

4、图像数据极大地减少，从而解决图像数据量巨大的问题。图像数据压缩技术就是研[3]究如何利用图像数据的冗余性来减少图像数据量的方法，进行图像压缩研究的起点是研究图像数据的冗余性。下面介绍常见的一些图像数据冗余：(1)空间冗余空间冗余是图像数据中存在的最主要的一种冗余。在任何一幅图像中，均有许多灰度或颜色都相同的邻近像素组成的局部区域，它们形成了一个性质相同的集合块，[4]即它们之间具有空间（或空域）上的强相关性，在图像中就表现为空间冗余。我们可以通过改变物体表面颜色的像素存储方式来利用空间连贯性，达到减少数据量的目的。例如，在

5、静态图像中有一块表面颜色均匀的区域，在此区域中所有点的光强、色彩以及饱和度都是相同的，对空间冗余的压缩方法就是把这种集合块当作一个整体，1华中科技大学硕士学位论文用极少的数据量来表示它，从而节省了存储空间，它的基本点就在于减少邻近像素之间的空间（或空域）相关性。(2)时间冗余时间冗余是动态图像中最主要的冗余。运动图像一般位于一个时间轴区间内的一组连续画面，播放的帧率通常在15～60帧/秒之间，因此相邻帧之间的变化量很小，只是表现为移动物体所在的空间位置略微不同。其中的相邻两帧往往有着较大的相关性，所以后一帧的数据与前一帧的

6、数据有许多共同的地方，这种共同性是由于相邻帧记录了相邻时刻的同一场景画面，所以称为时间冗余。运动估计和运动补偿技术就是解决图像帧间时间冗余的很好的方法。这对于在同一背景下的视频，有着更大应用潜质，如新闻联播中的播报员片段，视频会议等。(3)结构冗余在有些图像的纹理区，图像的像素值存在着明显的分布模式，即图案是由结构相同的子图像构成，只是子图像的位置和角度不同，我们称此为结构冗余。(4)知识冗余有些图像的理解与某些知识有相当大的相关性。例如，人脸的图像有固定的结构，嘴的上方有鼻子，鼻子的上方有眼睛，鼻子位于正脸图像的中线上等

7、等。这类规律性的结构可由经验知识和背景知识得到，我们称此类冗余为知识冗余。根据已有的知识，对某些图像中所包含的物体，我们可以构造其基本模型，并创建对应各种特征的图像库，进而图像的存储只需要保存一些参数，从而可以大大减少数据量。(5)视觉冗余在多媒体技术的应用领域中，人的眼睛是图像信息的接收端。而人类的视觉系统并不能对图像画面的任何变化都能感觉到，视觉系统对于图像场的注意是非均匀和非线性的，即注意主要部分质量，同时取画面的整体效果，不拘泥每一个细节。例如，人的视觉对于图像边缘的急剧变化不敏感，对图像的亮度信息敏感，对颜色的分

8、辨率较弱等。因此，如果图像经压缩或量化发生的变化（或称引入了噪声）不能被视觉所感觉，则认为图像质量是完好的或是够好的，即图像压缩并恢复后仍有满意的主观图像质量。2华中科技大学硕士学位论文(6)信息熵冗余如果一个图像的灰度级编码使用了多于实际需要的编码符号，就称该图像包含了信息熵冗余。比如，某一幅图像只有