1、武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文基于MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)視頻編解碼系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)姓名：沈文光申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：電力電子及傳動(dòng)指導(dǎo)教師：殷小貢20030401競(jìng)扶夫?qū)W磺毒學(xué)位論文基于瓣一檬準(zhǔn)賽辯撩藏編赫碼系統(tǒng)辮研究與注計(jì)摘要篳胃麗際運(yùn)動(dòng)匿像專寨組（）正式推穗了全新的標(biāo)準(zhǔn)。與黻前的視頻臌縮標(biāo)準(zhǔn)相比，該標(biāo)準(zhǔn)第一次引入了基于對(duì)象編碼的氍念，更多的強(qiáng)調(diào)了多媒體遴信靜交互性穢靈活毪，因兩窀將在數(shù)字電褫、互聯(lián)瓣、實(shí)辯多媒體蘊(yùn)控、移動(dòng)多媒體通信、上的視頻流與可視游戲等交互多媒體艘用中大顯身手。目前圖表辯騫讒多公雹秘蟹究惑漿都在簸摹斑露蓮拳瓣磺交及褪音壤產(chǎn)鑫熊費(fèi)襲。零課題的研究目的就是針對(duì)輕軌工程遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用的需要

2、，研制并開(kāi)發(fā)出套基于撼陛豹實(shí)黲援羰縭鬢瑪系統(tǒng)。本人鞭過(guò)對(duì)視頻編解碼算法韻仔細(xì)研究，及當(dāng)前稅頻壓縮編解碼臻統(tǒng)各種最詩(shī)方案的分析耬擾較，決定采建基于麓逮豹實(shí)現(xiàn)方案，井選擇公司的懣性能媒體處理器作為本系統(tǒng)的處理核心。在本論文中，詳細(xì)說(shuō)明了以為核心的丈時(shí)視頻編解碼系統(tǒng)的硬件組成和軟件實(shí)現(xiàn)，贅重?cái)淌隽藶楸P(pán)蓽決本系統(tǒng)的實(shí)時(shí)毪閻題，譙軟件蜜瑗過(guò)稷中所攝薛一種蒂怒點(diǎn)頸潞魏分類運(yùn)動(dòng)鑄計(jì)算法，和撮罐系統(tǒng)的硬件廈編譯系統(tǒng)特點(diǎn)，遙甩各種方法對(duì)編解碼程序代碼進(jìn)行憂純瓣技巧。最后，給窶了系統(tǒng)弱滔試績(jī)?nèi)R，迂醴零系統(tǒng)簌符合級(jí)稀灌翁蕊礎(chǔ)上，達(dá)剽了實(shí)時(shí)編解碼的設(shè)計(jì)要求。奉濠磁浚詩(shī)囂發(fā)的實(shí)瓣稅額綾解羈裘統(tǒng)，巴娥琺透過(guò)蘧試，幫將投入

3、菜棗較孰工程實(shí)際運(yùn)行。關(guān)鍵詞；桃頻壓縮、標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)動(dòng)儲(chǔ)計(jì)算法、代礴優(yōu)化武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文基于蛐標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)稅頻編解碼系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)（），血，口一，鶴，：；掣，：，一，武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的申請(qǐng)墅蘭學(xué)位的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。日期：年月如日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文大規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家

4、有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)武漢大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密口，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。本學(xué)位論文屬于不保密口。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“”）作者簽名：皴菽：屯導(dǎo)師簽名：日期：年了月日日期：年月日式漢太學(xué)硬士擘毽論文基于赫一挺準(zhǔn)賽鞋攘裝贛解禱系統(tǒng)瓣研究與設(shè)計(jì)第一章緒論本章闡述了數(shù)字視頻壓縮的意義，介紹了視頻壓縮編碼技術(shù)的發(fā)展，說(shuō)明了本課題研究韻目的、意義及所做的工作，最后對(duì)論文匏內(nèi)容安排作了總體介紹。§引言當(dāng)今世界已跨入信息時(shí)代，信息的形式也從單純的語(yǔ)音

5、發(fā)展至包括數(shù)據(jù)、文字、視頻慰像的多媒體信息。其中視頻信息班直觀性強(qiáng)，信息量大及便于理解等特點(diǎn)占有舉足輟重的地位。入蹙接受的信息約來(lái)自視覺(jué)，在人眼視網(wǎng)膜上的映像是人類最有效和最重要的交流方妓。信息時(shí)代的重簧特征就是倍感的數(shù)字化，數(shù)字視頻也就成了必然的發(fā)展趨勢(shì)。然而，將模擬視頻簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)化為不經(jīng)過(guò)壓縮的數(shù)字視頻，其數(shù)據(jù)量之大是非常驚人的。例如，一幅中分辨率的彩色圖像（比特，象索），其數(shù)據(jù)量釣為。船以每秒幀的速度播放，則需要傳輸豹數(shù)碼率為；若用的光盤(pán)存儲(chǔ)該視頻信意，僅僅耱搓敷移鋅。髭然，遽樣龐大的數(shù)據(jù)薰對(duì)瑗寄的存儲(chǔ)幫傳輸技術(shù)幫楚無(wú)法接受的，必須對(duì)視頻信息進(jìn)行大幅度的壓縮。視頻壓縮就是在保證圖像質(zhì)量的前

6、提下，去掉巍橡中較多的冗余信息，用盡可憩少的比特?cái)?shù)采表示圖像，班霞于圖像的存儲(chǔ)鞠傳輸。視頻數(shù)據(jù)的壓縮是多媒體領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，也成為了當(dāng)今研究的熱點(diǎn)，各種各樣的銎攮壓襲舞陵應(yīng)運(yùn)囂生。營(yíng)囂土舞據(jù)準(zhǔn)讓綴緩輾攘多年來(lái)繞壤壓縮方面靜研究袋栗禹寇出了一系列相應(yīng)的圖際標(biāo)準(zhǔn)。隨著大規(guī)模集成電路（），計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的迅速發(fā)袋和結(jié)合，大大鍵進(jìn)了視頻壓纓技術(shù)的進(jìn)步穢廣泛應(yīng)用，從曩孬迎來(lái)了視頻鶩像的黃金時(shí)代。其具體應(yīng)用如，商清晰度電視（），可視電話，數(shù)字視頻會(huì)議和圖像漿控等，已灌瀕地走進(jìn)入稻鮑爨零生淫。§視頻壓縮編碼技術(shù)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展源于數(shù)字電子圖像技術(shù)的發(fā)展。其實(shí)早譙年提出電視信號(hào)數(shù)

7、字化后，就同時(shí)搿始了對(duì)圖像臌縋編碼的研究工作。霹年提出了第一個(gè)編碼理論一脈沖編碼調(diào)翩（）理論，完成了模擬圖像向數(shù)字圖像的轉(zhuǎn)化，值它沒(méi)有除去原始儲(chǔ)號(hào)中的冗余。當(dāng)年的經(jīng)典論文“通信的數(shù)學(xué)原理”提出并建立了信息率失真概念。為信息編碼奠定了理論纂礎(chǔ)。此后，圖像壓縮編碼理論和方法有了裰大的發(fā)展。年對(duì)比分析了和編碼，并提出了用于電視的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。予年送行了線往預(yù)測(cè)編碼的窯際實(shí)驗(yàn)磁。年籌入提出用二雅離散傅虛葉變換進(jìn)行變換編碼，到后來(lái)相繼出現(xiàn)的離散余弦變換（），正交變換，變換，耩變換等，采翅變換編碼有效惑除去了圖像在空闡上的冗余群。年第頁(yè)武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文基于一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)視頻編解碼系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)代初開(kāi)始對(duì)連續(xù)

8、圖像的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償進(jìn)行研究，它利用了運(yùn)動(dòng)圖像在時(shí)間上的連續(xù)性，因此極大地提高了視頻壓縮效率】。在年代中期開(kāi)始了第二代視頻壓縮編碼方法的研究與前者相比，它充分考慮了人限的視覺(jué)特性，力圖發(fā)現(xiàn)人眼是根據(jù)哪些關(guān)鍵特征來(lái)識(shí)別圖像的，然后根據(jù)這些特征來(lái)構(gòu)造圖像模型，依據(jù)這些模型進(jìn)行編碼。第二代視頻壓縮編碼方法真正代表了視頻編碼的方向，是目前視頻編碼研究中最活躍的領(lǐng)域。年通過(guò)了了的標(biāo)準(zhǔn)，是圖像編碼年研究成果的結(jié)晶，標(biāo)志著視頻編碼技術(shù)在走向?qū)嵱没牡缆飞线~出了重要的一步。進(jìn)入年代后又相繼提出了一系列圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，如年由（聯(lián)合圖片專家組）提出的用于靜止圖像壓縮的標(biāo)準(zhǔn)，年間國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（）下設(shè)的國(guó)際運(yùn)動(dòng)圖像編

9、碼專家組（）提出了著名的和標(biāo)準(zhǔn)，年又為甚低碼率而制定的，到年小組又推出了全新的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)融合了各種性能優(yōu)良的圖像編碼方法，它們的制定極大地推動(dòng)了視頻圖像編碼技術(shù)的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化。另一方面，圖像編碼技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也反過(guò)來(lái)推動(dòng)了視頻圖像技術(shù)以更快的速度發(fā)展。目前在視頻圖像編碼領(lǐng)域的研究工作主要分兩個(gè)方向【】：、研制出集成度更高，性能更好，成本更低的圖像處理芯片，來(lái)更好地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。、不斷深入研究、探索視頻圖像編碼的理論和方法，找到一種碼率更低，效果更好的壓縮編碼方法?？梢灶A(yù)計(jì)在不久的將來(lái)隨著視頻圖像壓縮編碼技術(shù)不斷成熟及硬件水平的不斷提高，以視頻圖像為主的多媒體通信產(chǎn)品將走進(jìn)千

10、家萬(wàn)戶。§本課題的研究背景和意義隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，視頻信息通過(guò)、等網(wǎng)絡(luò)傳輸越來(lái)越引起了人們的重視，視頻傳輸?shù)膽?yīng)用系統(tǒng)方興未艾，已經(jīng)對(duì)社會(huì)、企業(yè)信息化產(chǎn)生了巨大的影響。監(jiān)控系統(tǒng)作為視頻技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)很重要的領(lǐng)域，正逐漸地從昂貴的模擬系統(tǒng)向廉價(jià)的數(shù)字系統(tǒng)發(fā)展。遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)是新近崛起的以計(jì)算機(jī)技術(shù)及圖像視頻壓縮為核心的新型數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)【日。任何遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)都需要有足夠帶寬的媒介來(lái)傳輸視頻信號(hào)，目前常用兩種解決辦法，一是租用電信服務(wù)商提供的網(wǎng)絡(luò)資源，二是建立自己的專用通信網(wǎng)。第一種方案不需要自己鋪設(shè)線路，很快就可以建起監(jiān)控系統(tǒng)，但其可靠性和保密性不能得到很好的保證，不適合安全

11、性和保密性要求高的場(chǎng)合：在地鐵輕軌工程、電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控中，通常都采用第二種辦法，即利用自己已經(jīng)建有的基于的專用光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，以滿足各站點(diǎn)間話音、音頻、數(shù)據(jù)、視頻、等多種業(yè)務(wù)的接入、交換和傳輸。在這些系統(tǒng)中，視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)占有極其重要的地位，且對(duì)傳輸可靠性和圖像質(zhì)量都有較高的要求。基于光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖，所示。第頁(yè)盞故丈學(xué)硬士學(xué)整論災(zāi)基于雛一標(biāo)準(zhǔn)窶鞋援攘贛攥鷂蓉統(tǒng)辯霹究與設(shè)詩(shī)圖中，每個(gè)從站有臺(tái)攝像頭，每個(gè)攝像頭采集的原始圖像經(jīng)過(guò)視頻編碼板，按照某種視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)來(lái)壓縮編褊成規(guī)定格式靜視頻流，再將姥碼流直接逶過(guò)映射到幀結(jié)構(gòu)中，然后就可通過(guò)光纖環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)街鞅O(jiān)控站，該硝流再由解碼板經(jīng)相反過(guò)程

12、瓣瑪還廉蟄豫，在藍(lán)跫囂上顯忝出來(lái)。喪逮鐵，輟鞔工聰耪電力蓑統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，從站的數(shù)目是相當(dāng)多的，而且每個(gè)從站需要監(jiān)控的點(diǎn)也有多個(gè)，這就意味著在環(huán)網(wǎng)上傳輸鷯視頻信息量是常太的。雖然基于的競(jìng)野環(huán)網(wǎng)目前最大傳輸窶量可這，但避遠(yuǎn)程監(jiān)控中話音、音頻、數(shù)據(jù)、等業(yè)務(wù)要占據(jù)相當(dāng)多的帶寬資源，留給視頻的帶蹙并不綴太。按照摭準(zhǔn)，鍘式模擬拽頻信號(hào)數(shù)字化囂數(shù)據(jù)速率約為要實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)速率如此之高的數(shù)字信號(hào)，既不現(xiàn)實(shí)又不經(jīng)濟(jì)，因此必須對(duì)數(shù)字視頻進(jìn)行壓縮女理，以提高視頻豹傳輸效率。 閏一基于光纖傳輸耐絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本研究謀題最我國(guó)某大城市較軌工程通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的一個(gè)部分。在全長(zhǎng)的輕轆線路沿線，共有通德站點(diǎn)個(gè)，瓣

13、像監(jiān)褪攝像頭臺(tái)，光紓蔞：鼴帶寬。系統(tǒng)對(duì)閏像待輸質(zhì)量和實(shí)時(shí)性能要求禳高，主站端必須能靈活切換嫩示各監(jiān)視點(diǎn)的實(shí)時(shí)場(chǎng)景，且能多畫(huà)面、單蔥面及局部放大顯示。我們通過(guò)對(duì)視頻壓縮理論的深入研究及目前各種壓縮標(biāo)準(zhǔn)的眈較，設(shè)計(jì)了一套蕊于標(biāo)準(zhǔn)的視頻實(shí)時(shí)編解碼系統(tǒng)，并為了解決其裳時(shí)性的問(wèn)題提出了一種新的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，采用“帶起點(diǎn)預(yù)測(cè)分類搜索法”，譴搜索鵑計(jì)算薰大為藏少，誤差也得到了有效的控箭：同時(shí)撮撼系統(tǒng)硬件特點(diǎn)。深入探索了進(jìn)行程膨代碼優(yōu)化的方法。該視頻編解碼系統(tǒng)可單獨(dú)作為一個(gè)視頻編解碼模決攢入光纖環(huán)弼的每個(gè)網(wǎng)元，在絳證監(jiān)控圖像質(zhì)鬃的同時(shí)大大減少了傳輸視頻信息需要第噩囊荻太學(xué)硬士擘住論支萋子一囂準(zhǔn)妾鞋鍵裝蓑辯霹系

14、統(tǒng)舔輯襄與設(shè)謹(jǐn)?shù)膸?，使利用宥限的帶寬資源盡量傳送多路視頻信號(hào)成為了可能。經(jīng)實(shí)際運(yùn)用表明，本研究成果獲得了較理想的運(yùn)行效果。在其它遠(yuǎn)輟視頻監(jiān)控頒戴也具有廣闋躲藏用前景。§。本課題的研究工作和內(nèi)容安排本論文的研究工作本論文在充分理解視頻圖像壓縮原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合本課題的具體蕞求，為最終實(shí)現(xiàn)視頻實(shí)時(shí)編解羈，完或了如下研究工攆：、通過(guò)廣泛戡閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，深入地研究了各種視頻圖像壓縮技術(shù)。、對(duì)目前流褥豹視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)作了深入磷究秘詳細(xì)比較，結(jié)合本誤題鷯實(shí)鞴需要及未來(lái)視頻壓縮的發(fā)展趨勢(shì)，選擇了由國(guó)際運(yùn)動(dòng)圖像編碼專家組年制定的標(biāo)準(zhǔn)。、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和視頻傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)了以公司薪近推出的芯片為核

15、心的實(shí)時(shí)視頻編解媽系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了視頻信息的實(shí)對(duì)編解碼。、重點(diǎn)研究、解決了視頻實(shí)時(shí)編解碼實(shí)現(xiàn)串的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：一是通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像相莢性及現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法的仔細(xì)分析研究，提出了一種新的帶起點(diǎn)預(yù)測(cè)分類運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法；二怒舒對(duì)蓉統(tǒng)硬件特點(diǎn)，深入探索了進(jìn)行程序代碼優(yōu)仡的方法，從而大大減少了圖像處理過(guò)程中的計(jì)算盈，明顯提高了代碼執(zhí)行效率。本課題的開(kāi)發(fā)研究具有較大靜學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際意義，取得了綴好的應(yīng)用教聚。本論文備章節(jié)安排本章主要介紹了視頻壓縮編碼技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，本課題研究的背景和意義，及所佟懿研究工作；蔡二章講述了褫豢躅像壓縮編舀翡基奉原理，勢(shì)通過(guò)對(duì)目前各種壓縮標(biāo)準(zhǔn)的各自特點(diǎn)比較，決定了本系統(tǒng)中采用的壓縮標(biāo)

16、準(zhǔn)：第三章概述了標(biāo)準(zhǔn)，著重分輯了箕基于對(duì)象編弼艟鷙熹；第圖章奔紹基予標(biāo)礁疊孽撬頦察鞋編解碼系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，及器件選型；接下來(lái)的第五章，介紹的結(jié)構(gòu)殿性能，和它用于圖像處理鶻優(yōu)點(diǎn)：第六章是本文的重點(diǎn)，溺述了以為核心的裁頻編解碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，具體分析了實(shí)時(shí)軟件實(shí)現(xiàn)中的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：算法改進(jìn)和代碼優(yōu)化，并繪出了測(cè)試結(jié)果；鼴舞一鬻，對(duì)本文取得的續(xù)果馓了總繼，勢(shì)對(duì)應(yīng)用茲最避萼亍了震望。攀更武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文基于一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)視頻編解碼垂統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)第二章視頻圖像壓縮的基本原理視頻圖像壓縮技術(shù)的研究已有幾十年，從其基本原理來(lái)看，可將壓縮技術(shù)分為兩大類。第一類是以速率失真理論【”為依據(jù)，將基于空間和時(shí)間上像

17、素采樣的原始視頻圖像序列采用一般信號(hào)分析的方法來(lái)消除視頻數(shù)據(jù)中的冗余，最終使得用來(lái)表示圖像的數(shù)據(jù)是互不相關(guān)的。此類方法不關(guān)心圖像的具體內(nèi)容，僅考慮信源的統(tǒng)計(jì)特性，被稱為基于像素的壓縮方法，也就是第一代視頻圖像壓縮編碼方法。該類方法己趨于成熟，許多視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)（，等）都采用第一代技術(shù)。第二類方法，即第二代視頻圖像壓縮編碼方法，是根據(jù)視覺(jué)對(duì)物體的輪廓比對(duì)物體的內(nèi)部細(xì)節(jié)更敏感的特點(diǎn)，將整個(gè)圖像分割成若干個(gè)對(duì)象，基于這些對(duì)象進(jìn)行編碼。顯然，基于對(duì)象編碼比上述的基于像素的編碼方式更加有效但是這種技術(shù)尚未成熟。本章先分析視頻數(shù)據(jù)壓縮的原理，再分別介紹這兩類壓縮技術(shù)，最后將目前常用的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，以

18、選擇最適合本課題的標(biāo)準(zhǔn)。§視頻數(shù)據(jù)壓縮的理論依據(jù)在討論視頻數(shù)據(jù)壓縮原理時(shí)就要涉及到現(xiàn)代科學(xué)的一個(gè)重要分支信息論。所創(chuàng)立的信息論對(duì)視頻數(shù)據(jù)壓縮有著極其重要的指導(dǎo)意義，它一方面給出了數(shù)據(jù)壓縮的理論極限，另一方面又指明了數(shù)據(jù)壓縮的技術(shù)途徑。下面我們就來(lái)看看信息論告訴了我們些什么。在日常生活中，我們從收到的書(shū)信、電報(bào)、電話或看到的圖像中得到消息，在這些消息里包含了對(duì)我們有用的信息。我們把消息的出處稱作信源用表示，假設(shè)消息的集合是由多個(gè)信號(hào)單元構(gòu)成（，）那每個(gè)包含多大的信息量，或者說(shuō)多少有用信息呢？信息論定義了一種度量信息量的方法為：（）一。尸（），（一）其中，（）是信源發(fā)出的先驗(yàn)概率。“）的

19、含義是信源發(fā)出這個(gè)消息（隨機(jī)事件）后，接收到信息量的度量，或者說(shuō)可能收到信源發(fā)出的是那個(gè)隨機(jī)事件的不確定性。顯然。當(dāng)隨機(jī)事件氌發(fā)生的概率（。）大時(shí)，由式一計(jì)算出的（）就小，即這個(gè)事件發(fā)生的可能性大，事件一旦真得發(fā)生后提供的信息量也少。必然事件的（）等于，（）等于，所以對(duì)必然事件的消息報(bào)導(dǎo)。不含任何信息量。比如“太陽(yáng)從東方升起”這個(gè)人所共知的事實(shí)，就毫無(wú)信息價(jià)值。但是一件人們沒(méi)估計(jì)到的事件（）極?。┌l(fā)生了，相對(duì)的（，）很大，說(shuō)明包含的信息量很大。所以隨機(jī)事件的先驗(yàn)概率與事件發(fā)生后產(chǎn)生的信息量有很密切的關(guān)系。（；）就表示了發(fā)生后的自信息量。信源發(fā)出的（，），共個(gè)隨機(jī)事件的自信息量統(tǒng)計(jì)平均（求數(shù)學(xué)期

20、望），有第頁(yè)武最犬學(xué)硪士學(xué)位論文基于赫瑟一椽堆賽鞋端壤黎爨鶴系統(tǒng)蟓研；呈蘭塑造日（爿），）（）（）一戶（）十。（，）（）胃?！啊＃ǎ┰谑坩陶摯Q為信灞靜“煞”（），箕害義失信源發(fā)基經(jīng)意一個(gè)隨機(jī)變量的平均信息量。在圖像編碼中式雖的。取，（）的單位就為比特（），壤緩就愛(ài)來(lái)簿量燕囂最娃編碼。蓉渡裘示縭秘囂輸凄鸚字戇串均羈長(zhǎng)，翅當(dāng)”（）時(shí)，有冗余，不是最佳編碼；露（）不可齄；當(dāng)（）（耩犬予（）時(shí)，是最佳編碼。視頻數(shù)據(jù)壓縮就是通過(guò)排除輸入視頻信號(hào)豹棚關(guān)性，使編碼器輸出的盡擻接近箕璃德霹。我們對(duì)圖像以一個(gè)個(gè)像素方式聚樣編碼時(shí)，沒(méi)有考慮劐相鄰像素點(diǎn)之間存在酶相關(guān)性，因此數(shù)據(jù)量是龐大的，也就是說(shuō)有大量的冗余信

21、息。越也為利用圖像像素點(diǎn)之淹鷯裙關(guān)馥進(jìn)行襁額圖像糕縮援供了可轆。我們可以看至遂常一副匿豫像素意譙空域中的獲度值和色差信號(hào)值，除了在毅界輪廓外，都是緩慢變化的，相鄰像素的灰發(fā)和色麓整比較接避，具毒強(qiáng)夔窆翔耱關(guān)鏈，子是減少空域冗衾成為程鞭圖像囂鰩必然瓣一個(gè)方向。另外，視頻圖像是沿時(shí)間軸方向的一幀幀序列，其幀間圖像的相關(guān)性也很強(qiáng)，減少圖像黠壤熬蘢衾壤息是進(jìn)程援顴強(qiáng)像歪繚熬重要簪段。蓮我喜簪就魏秘灣豫燕像麴空間輔時(shí)間冗余的一魑具體視頻壓縮技術(shù)作較詳細(xì)的描述。§圖像數(shù)據(jù)翡交換編碼前面我們已討論過(guò)原始的圖像信號(hào)在空域上有大量的冗余。變換編碼豹目的就是把空域圖像信號(hào)映射嶷換到瓣個(gè)溉交矢量空闖（變換

22、域，或頻域），產(chǎn)生一咤，變換系數(shù)，然膝對(duì)這黢變換系數(shù)進(jìn)行擻化編碼處理【】”。由于轉(zhuǎn)換使用的變換域其有正甕矢量特性，楣應(yīng)褥蠲靜交換系數(shù)毽鍍瑟獨(dú)立，因藏匿豫穰號(hào)轉(zhuǎn)換捌交換躐后其籀關(guān)往大大下酶，即數(shù)據(jù)冗余度減少。同時(shí)考慮到接收端恢復(fù)的圖像最終燧供人暇觀看，剿用人暇的視激特瞧懟器像毫叛纓節(jié)舉鹱惑懿特點(diǎn)，羝頻系數(shù)進(jìn)行壤耋純，舞顫系數(shù)只褪鬃佳，整恢復(fù)的圖像與原始豳像之間的誤熬所產(chǎn)生的圖像失真，人眼難以察覺(jué)，即圖像失真不致酶甄主理絳囊度。這攆纛娥鰉圖像經(jīng)過(guò)垂交變換，量毒：，續(xù)強(qiáng)一系裂過(guò)程簸出，獲褥了很好空域冗余度的壓縮，接收端辮經(jīng)過(guò)解鶴，反饅化。逆變換即可恢復(fù)出空域豳像。正變交換的弛類寅很多，如傅立時(shí)（）變

23、換，變換，沃爾行（）變換。離散余弦變換（），離散小渡變換（）等磐。理論上，變換怒最優(yōu)的正交變換它能完全消除予像塊內(nèi)像素間的線性相關(guān)性；但變換基是不固定的，且每編碼對(duì)象鵑統(tǒng)計(jì)特洼有熒，這種不確定往往褥乙變換健溺起來(lái)菲常不方德。衙戳第頁(yè)武漢大學(xué)嚷士學(xué)位論文鎣予一話準(zhǔn)實(shí)醇鏈裝箍簿鹋磊統(tǒng)瓣研究與竣詩(shī)變換一般只是作為理論上的比較，實(shí)際上根據(jù)圖像壓縮的特點(diǎn)最常用的是，它靛性能最接近變換，并且毫懨速算法。便于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視顛瘸像壓縮。囂礴矗時(shí)變換和沃爾什變換相對(duì)要差一些。離散小波變換在時(shí)域和頻域同時(shí)鼴有良好的局部化特性，近來(lái)受到廣泛關(guān)注，但蟲(chóng)予其計(jì)冀豹復(fù)雜瘦托要太，毽囂掇茲還不適會(huì)安鞋應(yīng)用場(chǎng)合。離散余弦變換（）

24、編碼的過(guò)程可分為以下四步：變換，系數(shù)量化，系數(shù)重?cái)偅鼐幋a。（）變換變換矩降懿大小礙疆敏去相關(guān)穗度秘實(shí)現(xiàn)難荔等方磊柬綜合考癌。經(jīng)過(guò)多年豳像壓縮的研究，通常被認(rèn)為是一種較好的選擇。在編碼器輸入端，原始圖像被分成×韻像素塊，勢(shì)把亮度和色度翁采樣值移證戮，】范圍的有符號(hào)整數(shù)，是采樣精度，以此作為離散余弦正褒換（）的輸入。二維變換公式為：腳，半喜砉舷歸竽簧竽弘。，”箕嘲琺斗鬣朝可以看作為一個(gè)諧波分析儀，每個(gè)×二維源圖像采樣數(shù)據(jù)塊，實(shí)際上是點(diǎn)離；騫號(hào)，該信號(hào)是童闋縫參數(shù)翻靜嫡數(shù)。撼這些髏號(hào)接魏轅入，然后把它分解成個(gè)正交基信號(hào)，縛個(gè)正交基信號(hào)對(duì)應(yīng)于個(gè)獨(dú)立二維（）空間頻率中的一個(gè)，這些空

25、聞?lì)l率是由輸入饋號(hào)的頻譜綴成。的輸如就是個(gè)正交基信號(hào)的桶值，它是二維頻域變羹和的函數(shù)，對(duì)應(yīng)予的系數(shù)，稱作贏流分量，即系數(shù)其余個(gè)系數(shù)稱作交流分爨，即系數(shù)。因?yàn)橥ǔＲ桓眻D像中像素之問(wèn)的巍度幫色差值交純緩慢。所鞋濾泣離散余弦正變換（）處理螽，在空閽頻率低頻范圍內(nèi)集中了數(shù)值大的系數(shù)，遠(yuǎn)離直流系數(shù)的商頻交流系數(shù)大多數(shù)為零或趨于零。雖然變換的轆斑仍然是個(gè)，數(shù)據(jù)量并未躐多，但它使褥鶩像信號(hào)的能量分布發(fā)生了變化。數(shù)值大的系數(shù)都集中在發(fā)上角，即低頻范圍內(nèi)，這就后面的壓縮編碼提供了豢搏。（）系數(shù)量化為了達(dá)到壓績(jī)數(shù)據(jù)的耳的，對(duì)系數(shù)（，）需作量化始理。量化處理是個(gè)多判的映射，它將會(huì)造成經(jīng)變換圖像信息的損失。但人眼的視

26、覺(jué)靈敏度也懸有限的，如采用合適的量化矩陣，就不會(huì)產(chǎn)生主理失真。骶默對(duì)系數(shù)可以攝援人類的生理秘心瑗特點(diǎn)分掰作不間策略的量化處理，如對(duì)低頻系數(shù)細(xì)量化，對(duì)高頻系數(shù)粗量化，使褥大部分幅值較小的系數(shù)在量化后變?yōu)榱悖缓笾皇Ｏ乱恍〔糠窒禂?shù)需要存儲(chǔ)，從而大大匿壤了數(shù)據(jù)量。第夏耋蕊盔蘭堡生蘭堡望塞莖至！二！整堡塞壁婁簍莖鰲簍墨鑒墼登壅主璧塑表給出了一個(gè)根據(jù)心理視覺(jué)加權(quán)函數(shù)得出的亮度分量魑化矩陣。從該淡中可以看§低贛系數(shù)靛量傀步長(zhǎng)駿小，蔫顎系數(shù)驗(yàn)量善乏莎長(zhǎng)較大。袋亮度越化表¨。¨（）漂數(shù)重排經(jīng)過(guò)量藝蠢棗系數(shù)遴掌會(huì)蹴瑗較多艇零毽，使褥剽耀游纛長(zhǎng)度縭瓣裁大大教善縭碼效率。為了增加連續(xù)零

27、臻數(shù)的個(gè)數(shù)，可以采用袈所出示的“字形路校對(duì)系數(shù)進(jìn)亍掃撼，從囂迸一步提裹游程壤秘瓣效率。表“”字形掃描順序（）熵編碼建了進(jìn)一步達(dá)到視頻數(shù)據(jù)壓縭躲基弱，震對(duì)簸純，秘游程縭碼囂靜系數(shù)幫系數(shù)進(jìn)行基于統(tǒng)計(jì)特性的熵編碼，又稱統(tǒng)計(jì)編碼。通常使用兩種熵編碼方法：哈夫熙（目婦）編瑪翱自適應(yīng)進(jìn)制攆術(shù)編鸝（）。后蕊將詳細(xì)介綏。利用變換進(jìn)行圖像壓縮，可以在壓縮比：的情況下恢復(fù)出較好質(zhì)量的圖像，雨囂交換編鸛算法耩對(duì)籬革并容荔實(shí)瑤，衡敬被廣泛使用在、等國(guó)際壓縮標(biāo)準(zhǔn)中。第夏武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文基于一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)視頻編解碼系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)§統(tǒng)計(jì)編碼（”】哈夫曼（）編碼哈夫曼（）編碼的理論依據(jù)是變碼長(zhǎng)編碼（）理論。在變碼

28、長(zhǎng)編碼中，編碼器的編碼輸出碼字是字長(zhǎng)不等的碼字，按編碼輸入信息符號(hào)出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)概率，給輸出碼字分配以不同的字長(zhǎng)，出現(xiàn)概率大的信息符號(hào)賦以短字長(zhǎng)的輸出碼字，反之，出現(xiàn)概率小的信息符號(hào)賦以長(zhǎng)的輸出碼字。可以證明，按照概率出現(xiàn)大小的順序，對(duì)輸出碼字分配不同碼字長(zhǎng)度的變碼長(zhǎng)編碼方法，其輸出碼字的平均碼長(zhǎng)最短，與信息熵值接近。哈夫曼編碼的具體步驟如下：（）統(tǒng)計(jì)出各個(gè)信息符號(hào)（假設(shè)有個(gè)）出現(xiàn)的概率，并按概率大小排序；（）將這個(gè)概率中，最后兩個(gè)小概率相加，概率個(gè)數(shù)減為；（）將個(gè)概率，再按大小重新排序：（）反復(fù)重復(fù)（）、（）步次，直到只剩下兩個(gè)概率；（）以二進(jìn)制碼元（，）分別表示其值，構(gòu)成哈夫曼碼字，一輪編碼結(jié)

29、束。可以看到整個(gè)哈夫曼碼字過(guò)程要對(duì)信源的所有信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，重復(fù)地排序，合并，顯然是非常麻煩的。不過(guò)在視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)中已提供好了一些哈夫曼碼表。這些碼表是經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)圖像測(cè)試的平均結(jié)果，對(duì)絕大多數(shù)圖像來(lái)說(shuō)，利用碼表壓縮和重新統(tǒng)計(jì)再壓縮相比，二者之間壓縮比例的差異平均值不會(huì)超過(guò)。可見(jiàn)采用哈夫曼碼表進(jìn)行壓縮是十分方便有效的。算術(shù)編碼算術(shù)編碼是另一種能夠趨近與熵極限的最佳編碼方式，它與哈夫曼編碼一樣，也是對(duì)出現(xiàn)概率較大的符號(hào)采用短碼字，對(duì)概率較小的符號(hào)采用長(zhǎng)碼字，但它的編碼原理卻與哈夫曼編碼不相同。它克服了哈夫曼編碼中非使用整數(shù)碼字的缺點(diǎn)。例如如果一個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)概率是，根據(jù)信息論其最佳比特長(zhǎng)度應(yīng)是，但計(jì)算機(jī)

30、中的最小數(shù)據(jù)單位是位，用哈夫曼編碼方式最少只能賦予它比特，是最佳碼長(zhǎng)的倍，顯然這樣降低了整個(gè)哈夫曼編碼效率。而算術(shù)編碼方法是將被編碼的信息表示成實(shí)數(shù)和之間的一個(gè)間隔，信息越長(zhǎng)，編碼表示它的間隔就越小，表示這一間隔所需的二進(jìn)制位就越多。算術(shù)編碼方法雖較哈夫曼編碼復(fù)雜，但它不尋要傳送哈夫曼碼表，同時(shí)還具有自適應(yīng)能力，所以它是實(shí)現(xiàn)高效數(shù)據(jù)壓縮中很有前途的編碼方法。在最新的，標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)視頻對(duì)象的形狀信息就采用了算術(shù)編碼。游程長(zhǎng)度編碼游程長(zhǎng)度編碼，也稱行程長(zhǎng)度編碼，是一種無(wú)失真壓縮編碼方法。它最早用于二值圖像的壓縮編碼。我們知道二值圖像的每一掃描行總是由若干段連著的白像素和黑像素組成，即所謂的自長(zhǎng)和黑長(zhǎng)

31、，把這一段段連續(xù)重復(fù)的數(shù)據(jù)可用一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)來(lái)表示即用其中一個(gè)重復(fù)的數(shù)據(jù)再加上其重復(fù)的次數(shù)來(lái)表示，這種編碼方法就稱之為游程長(zhǎng)度編第頁(yè)武漢大學(xué)碩士學(xué)位涪交萋于一轄準(zhǔn)賽磚鍶頹藕解礴系統(tǒng)薛研究與霉弦碼。實(shí)際上，該方法已廣泛應(yīng)用與視頻壓縮編碼中，比如前面討論過(guò)的變換中，通常鵑變換系數(shù)經(jīng)過(guò)燕他后會(huì)出現(xiàn)攝多零系數(shù)，再褥”字形蹶序掃描，使褥零系數(shù)的分布更加集中了，此時(shí)采用游程長(zhǎng)度編碼將取得很好的效果。§圈像預(yù)測(cè)編碼預(yù)測(cè)編碼也稱為差分脈沖編碼調(diào)制（），是利用二維凰鑲中相鄰像素溺存在很強(qiáng)的相關(guān)性，用前麗已知的像素值來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前像素值。這些已知的像素可以是前幾行的。也可以是前凡幀的，即可程幀圖像內(nèi)進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)

32、測(cè)編碼，也可在時(shí)間上相鄰的多幀圖像內(nèi)迸幸亍幀閹預(yù)測(cè)編碼。鞭涮編碼的關(guān)鍵是信號(hào)的最佳預(yù)穗和最佳量純。幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼幅圖像中，相鄰像索點(diǎn)（除了物體邊緣輪廓外）一般亮度值和色度值很接近，有攫強(qiáng)熬空蕊提關(guān)性。露魏墨藏像素毽霹鞋舞茲耍墨翹熬穗鐲德素來(lái)頸測(cè)，然囂只拜將實(shí)際德和預(yù)測(cè)值間的攫值進(jìn)行量化編碼。由于這些麓值往往分布在零值附近，與原值相比，差假的絕對(duì)值小了徽多，所以可敬用較短的碼長(zhǎng)來(lái)編碼，從而達(dá)到壓縮數(shù)據(jù)鮑疆的。例如程標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行幀內(nèi)編碼時(shí)，對(duì)經(jīng)髓換后的系數(shù)和部分系數(shù)就采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼方法。幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼的優(yōu)點(diǎn)是方去簡(jiǎn)單。騫易實(shí)現(xiàn)。但是對(duì)信道噪聲及諉碼穰敏感，會(huì)產(chǎn)嫩誤碼擴(kuò)散，從而導(dǎo)致黼像質(zhì)鬣明顯下降。所以

33、在視頻圈像聰縮中幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼般與其它方法結(jié)合起來(lái)使用。幀間預(yù)測(cè)編碼犢闋頸溺編羈紜據(jù)靜燕撬頻臻弩輻鄰梭閏存在鶼稷強(qiáng)靛時(shí)聞穗關(guān)往。我舔都知道對(duì)視頻信號(hào)來(lái)說(shuō)，相鄰幀之間的時(shí)間間隔很小，如每秒幀的電視信號(hào)，其幀間間隔時(shí)間只裔秒。這搜得相鄰幀聞羲縮節(jié)變化很少，鍘如電視電話中兩頓平均像素變化。廣播電視兩幀平均像素變化也只有。利用這種極強(qiáng)的時(shí)間相關(guān)性進(jìn)行幀間預(yù)測(cè)編碼，可以獲褥比幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼離得多的聯(lián)縮比。實(shí)驗(yàn)謠明，與梭內(nèi)預(yù)測(cè)超斃，犢聞?lì)A(yù)測(cè)一般可獲得左右的增益。但要注意的是，對(duì)于不掏運(yùn)動(dòng)特性的髏像采用幀問(wèn)預(yù)測(cè)編碼效果相差較大，在活動(dòng)緩慢的區(qū)域，其幀闡預(yù)測(cè)性能較好；而在快速活動(dòng)區(qū)域，其梭瀚預(yù)測(cè)性能較麓。如何提高

34、預(yù)測(cè)精度，保證編碼效率是現(xiàn)在褫頻壓縮重點(diǎn)研究的問(wèn)題。藏然，整接蘑琰溺國(guó)去鞭涮當(dāng)翦圖效糶是不鑲斡。翔在進(jìn)行賴闖預(yù)測(cè)時(shí)，加上運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，可以明顯減少預(yù)測(cè)誤差。提高雕縮效率，改進(jìn)運(yùn)動(dòng)圖像質(zhì)量，已成為國(guó)醞旎頻壓縮標(biāo)澧孛普遍采用鮑窘法。運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償我們從鴦?dòng)^上就可以很容易理解運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償技術(shù)的有效性。例如圖表示，第幀中有一個(gè)正向右方滾動(dòng)的球，到了幘球相對(duì)前一幀澄軸方向位移了）矗個(gè)像素。如果將當(dāng)前預(yù)測(cè)值的位置沿球移動(dòng)方向也錯(cuò)汗。個(gè)像素稃進(jìn)行預(yù)測(cè)，雖然可明第頁(yè)武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文基于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)視頻編解碼系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)顯提高幀間預(yù)測(cè)的正確度。第幀圖連續(xù)的兩幀球運(yùn)動(dòng)圖像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償是根據(jù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到的物

35、體運(yùn)動(dòng)矢量來(lái)補(bǔ)償?shù)?，所以運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男Ч苯佑蛇\(yùn)動(dòng)估計(jì)決定，也就是說(shuō)運(yùn)動(dòng)估計(jì)是其中的關(guān)鍵。運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)通過(guò)對(duì)兩幀圖像比較，找出當(dāng)前被預(yù)測(cè)圖像中像素相對(duì)參考圖像中的位移，即運(yùn)動(dòng)矢量。運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)主要分成兩大類：像素遞歸法（）和塊匹配法（）【”。前者是對(duì)每一個(gè)像素的位移都進(jìn)行了遞歸估計(jì)，可以想象得出其計(jì)算量是非常大的，因此從實(shí)時(shí)性的要求來(lái)考慮通常采用塊匹配法。塊匹配法是先將圖像劃分成矩形子塊（塊的大小一般選擇×，或），并假定位于同一子塊內(nèi)的所有像素具有相同位移，如圖所示，當(dāng)需要對(duì)當(dāng)前幀中的子塊（絕對(duì)坐標(biāo)為（，）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)時(shí)，就在其參考幀中以（，）坐標(biāo)為中心開(kāi)辟一個(gè)大小為的搜索區(qū)域，在

36、該搜索區(qū)內(nèi)根據(jù)匹配準(zhǔn)則搜尋子塊的最優(yōu)匹配塊。那么最優(yōu)匹配塊與當(dāng)前塊的相對(duì)坐標(biāo)（，）即為當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)矢量。參者幀圖塊匹配法常用的匹配準(zhǔn)則有歸一化互相關(guān)函數(shù)（），絕對(duì)誤差和（）和均方誤差等。其中絕對(duì)誤差和（）準(zhǔn)則因計(jì)算量小，精確度較高，便于硬件實(shí)現(xiàn)，而用得較多。計(jì)算絕對(duì)誤差和（）的公式為（，）一（，工，）（）第頁(yè)，”以跗文淡太學(xué)磺圣學(xué)位論文基于赫怒一褥準(zhǔn)實(shí)辭欖壤編簿蹲差墮壁簸楚設(shè)詩(shī)其中丘表永第幀的亮度值，為水平和垂贏方向的相對(duì)偏移量。鑫薪罨撬最優(yōu)篷配交靜搜索方法存禳多，最籬革可纛靜是壘搜索潦：§對(duì)攘索醫(yī)域內(nèi)的每一點(diǎn)都計(jì)算其值，得到的最小值對(duì)應(yīng)的圖像予塊就是綴優(yōu)匹配塊。眾屆搜索法最大豹毯點(diǎn)

37、是毖爨證全盛最饒，閹酵援索算法緩籬萃，毽缺點(diǎn)是囂算餐太夫，找剝一個(gè)最優(yōu)匹配塊需要計(jì)算次值，當(dāng)，的值取得較大時(shí)，難于實(shí)時(shí)妣理。于是，后來(lái)人們陸續(xù)提出了綴多快速攫索算法，掘蘭步搜索法（）”，交叉搜索法（）！，新蘭步搜索法（）口”，四步搜索法（）口，還有一種基于菱形的搜索法（）瞰）等等。這些快速算法雖都能減少計(jì)算燮，但容易陷入局部最優(yōu)，正確估計(jì)精度與全搜索法有較大的差躐，扶麗使得梭閥預(yù)攢誤差增大。運(yùn)動(dòng)估計(jì)采閣何種搜索算法將對(duì)視頻壓縮的實(shí)時(shí)處理能力產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。為此，我通過(guò)對(duì)以上搜索算法翡往映意靜深入磷究，攆出了一種耨懿基于對(duì)象靜帶怒熹預(yù)測(cè)分類搜索法，并用實(shí)駿證明了該搜索算法在性能上較上述算法有

38、明顯改進(jìn)。這是本論文為了解決視頻犏解碼系統(tǒng)麴實(shí)露縫獲提出鰉囂令露效解決方案之一，在繁六章中姆終游繼薛撼述。在運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到圖像予塊的運(yùn)動(dòng)矢量后，由避動(dòng)補(bǔ)償根據(jù)避動(dòng)矢量從參考幀中找出匹醚塊，只囂對(duì)當(dāng)瓤塊與糕配塊乏趣的差饈編碼，所以最后輸出豹已不是被預(yù)溯頓匏究整編碼了，而是“運(yùn)動(dòng)矢鬣編碼十誤差圖像編碼”。§第二代視頻壓縮編碼技術(shù)前面我們討論的變換編碼，統(tǒng)計(jì)編碼和預(yù)測(cè)編碼都屬予第一代視頻壓縮編碼方法。遮類方法是基手像素的，是囂了解僚滾鮑統(tǒng)計(jì)特醺，而不關(guān)心圈像本身靜其律肉褰，也不考慮或較少考慮人的視覺(jué)特性，當(dāng)需要進(jìn)行極低碼率的圖像數(shù)據(jù)壓縮和交互性強(qiáng)的多媒體應(yīng)用露，第一載技術(shù)就不能達(dá)裂入稍的甏求

39、了?；\魏，年幸琶串鬻第二代稅顴壓縮縭碼方法開(kāi)始出現(xiàn)。與前面的技術(shù)不同，第代技術(shù)在很大程度上依賴于對(duì)人類視覺(jué)特性鮑礤寵，其核心思想是杰攢發(fā)現(xiàn)入黢是撮據(jù)舜些獎(jiǎng)鍵特鬣來(lái)識(shí)列強(qiáng)豫或瓣豫痔殘豹，然后椴據(jù)這些特征來(lái)構(gòu)造圖像模型阱。例如，根據(jù)人眼對(duì)物體的輪廓比對(duì)物體的內(nèi)部細(xì)節(jié)更敏感的特點(diǎn)，按邊緣售惠將整個(gè)圖像分割戒若干個(gè)視覺(jué)對(duì)象黲集會(huì)，藤不是像素的集合再對(duì)備個(gè)視覺(jué)對(duì)象分剮進(jìn)行鷹縮編碼。這種新的圖像描述方式比像素描述方式更貼近人類豹視賞系統(tǒng)。僵視覺(jué)對(duì)象的圈像描述方式帶有明顯的人為褫覺(jué)語(yǔ)義，如何飆目前基于像素的圖像采集技術(shù)中得到基于對(duì)象的圖像描述昵？方法是通過(guò)圖像分割，從原始圖像中分割出視覺(jué)對(duì)象來(lái)。鬻像分害技術(shù)

40、鐫藏了竇現(xiàn)第二代技術(shù)貔關(guān)鍵之。霹籬己寄了多種方法，存的怒要人工參與的手動(dòng)分割，有的是計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)分割。第二我嬡頦壓縫技術(shù)除了鼴固像有效豹描述，獲褥麓篷藜斃籜，還辯采一個(gè)綴努的副產(chǎn)品，即視頻的交互功能。交互性是多媒體魅力的燕鍵所在。正因如此，新一代的多媒體壓緞揀準(zhǔn)就是采躅第二戴援?dāng)z編鸛技術(shù)麴，基予慰象鰉援叛壓鑲標(biāo)準(zhǔn)。§目前常用的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)褫頻壓縮技術(shù)蔡憨在計(jì)算機(jī)應(yīng)用、視獺通信鞠電視廣播等鑊域得到廣泛盼鹿帶，必第賈武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文基于一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)稅頻編解碼系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)須實(shí)現(xiàn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化，這樣才能帶動(dòng)有關(guān)視頻集成電路的大量生產(chǎn)，大幅度降低成本，并解決不同廠家設(shè)備的通用性問(wèn)題。認(rèn)識(shí)到

41、視頻標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展需求，一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（），國(guó)際電信聯(lián)盟（）以及國(guó)際電子與電氣工程師協(xié)會(huì)（），已經(jīng)聯(lián)合制定了一系列應(yīng)用于不同場(chǎng)合的視頻圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。下面對(duì)目前常用的幾個(gè)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)作簡(jiǎn)要的介紹和比較。（）標(biāo)準(zhǔn)霉是由的第研究組推出的最早的一個(gè)視頻標(biāo)準(zhǔn)，主要為了在窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（）上開(kāi)展視頻電話會(huì)議而制定。規(guī)定的碼率為×，的取值范圍是。當(dāng)取時(shí)，的碼率正好是一路信道的容量。只能處理和兩種圖像格式，球和的亮度信號(hào)分辨率分別為×和×，色差信號(hào)的水平和垂直分辨率均為亮度信號(hào)的一半。壓縮編碼算法由具有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)，塊和霍夫曼編碼組成。由于該標(biāo)準(zhǔn)用于實(shí)

42、時(shí)視頻業(yè)務(wù)，希望編碼時(shí)延盡可能小，所以只利用前一幀作參考幀進(jìn)行前向預(yù)測(cè)，運(yùn)動(dòng)估計(jì)也只精確到整像素。除初始幀為幀外，后續(xù)幀一般為幀。為了防止信道誤碼產(chǎn)生的差錯(cuò)經(jīng)預(yù)測(cè)編碼而累積，在每幀內(nèi)，每個(gè)位置上的宏塊至少要進(jìn)行一次幀內(nèi)編碼，即逐步刷新。編碼延時(shí)要求限制在以內(nèi)，以支持雙向交談。圖像幀率最高為幀秒，在信道速率降低時(shí)，幀率可降至幀，秒左右。為了減少信道誤碼，采用了的糾錯(cuò)編碼方式。（）標(biāo)準(zhǔn)近年來(lái)，人們對(duì)可視電話需求越來(lái)越離。為此，。在年推出了一個(gè)甚低比特率的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)一！，將視頻圖像序列壓縮到非常低的碼率（如左右），使之能在公用電話網(wǎng)（）或移動(dòng)信道上傳輸。標(biāo)準(zhǔn)可以說(shuō)是的升級(jí)版本，增強(qiáng)了部分內(nèi)容，其中

43、最重要的是增加了幀。幀中的宏塊編碼采用了雙向預(yù)測(cè)模式，既可以前向預(yù)測(cè)，也可以后向預(yù)測(cè)。為了降低延時(shí)，采用了幀和幀作為一個(gè)單元來(lái)處理的方式，即將幀和由該幀與上一個(gè)幀所共同預(yù)測(cè)的幀一起編碼。這就形成了幀。另外，運(yùn)動(dòng)估計(jì)可精確到半個(gè)像素，采用重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。（）標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)為速率的數(shù)字聲像信息的存儲(chǔ)而制定，共分為圖像編碼，聲音編碼和聲像同步與復(fù)用個(gè)部分田。主要針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)交換格式（）標(biāo)準(zhǔn)分辨率甜制為：制為×）的圖像進(jìn)行壓縮，每秒可播放幀畫(huà)面，具備錄像圖像質(zhì)量（）和激光唱盤(pán)（）音質(zhì)。它的目標(biāo)是把的圖像壓縮到，壓縮率為：。使用的壓縮算法，可以將一部分鐘長(zhǎng)的電影壓縮到左右，因此它被廣泛地應(yīng)用于制作和一些

44、視頻片段的下載，目前以上的都是用一格式壓縮的。由于應(yīng)用目標(biāo)不同，與之間有顯著不同。例如一針對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)的應(yīng)用而制定，因此它的編解碼器不對(duì)稱，位于存儲(chǔ)方的編碼器比位于用戶方的解碼器要復(fù)雜得多。此外，考慮到多媒體應(yīng)用中需對(duì)存儲(chǔ)在數(shù)字介質(zhì)上的已編碼流進(jìn)行隨機(jī)存取，在中將圖像序列分成圖像組（），這樣圖像組的起始鎖為巾貞鼢解碼第頁(yè)囊演走掌碩士學(xué)位埝文基于一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)酵禚藏編解輯蒜統(tǒng)羲姘蘢專設(shè)計(jì)無(wú)鬻先前幀。可以作為隨機(jī)存取的入口。靛主袋餐簇臻碼蔣譴畜：基于宏塊以及片（）編解碼；支持懣組（）：視覺(jué)加權(quán)量化矩陣；采用對(duì)分量的藏值編碼；運(yùn)動(dòng)償預(yù)測(cè)是基予像素塊豹算法，支持插補(bǔ)雙向預(yù)測(cè)，運(yùn)動(dòng)估計(jì)精度可到半像素，運(yùn)動(dòng)矢爨的

45、范圍有種可供選擇，對(duì)運(yùn)動(dòng)矢懿的差假進(jìn)行編碼。（）巾。不能滿足日蕊增長(zhǎng)的多媒體技術(shù)、數(shù)字電視技術(shù)對(duì)分辨率和傳輸攀等方耐豹技術(shù)要求。為苑，國(guó)際運(yùn)動(dòng)翟椽編羈專家組窩翔墨瓣第研究蘊(yùn)予舉聯(lián)臺(tái)攘出了的視頻標(biāo)準(zhǔn)?！薄Ｒ豢梢蕴峁┮粋€(gè)較廣的粥率范圍（）供敬變基緞斃，戳遙應(yīng)不嗣基囂壤量、存銠容最秘榮寵麴要求。它在與兼容的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了低碼率和多聲道擴(kuò)展。可以將一部分鐘長(zhǎng)的電影匿綴到，它提供的是我囂遙常所說(shuō)的鼴質(zhì)。一的壓縮編碼原理與一基本類似，增加了對(duì)夔商的色取樣支掩，可伸縮的視頻編碼方式及窖錯(cuò)性保護(hù)等方面的功能，一的視頻編碼特性有：支持各種隔行，逐行敬圖像椿式：翔：；、：、；：；定義了框架和級(jí)別?？蚣軕摇?biāo)準(zhǔn)中定義的語(yǔ)法的子集。級(jí)別是標(biāo)準(zhǔn)攘蓬靜卞特定框檠牽靜參鼗所取篷襻集臺(tái)。絕稻菸聞提供了一種定文麓范的語(yǔ)法和語(yǔ)義子嶷的手段，為不同的應(yīng)用領(lǐng)域間的數(shù)據(jù)交換掇供了便利和可行性；避了一些騷瓣運(yùn)動(dòng)罄場(chǎng)鞭覆模式，戳餒有效她慰場(chǎng)強(qiáng)像和穰強(qiáng)像撩馘綾羈，如為了支持隔行視頻的場(chǎng)圖像的場(chǎng)間預(yù)測(cè)、幀圖像的場(chǎng)間預(yù)測(cè)、用于幀的雙基預(yù)測(cè)和舅予場(chǎng)匿緣羽預(yù)測(cè)等鎊黠驤囂羥接黼豫熬要霄效臻溺編碼模式；對(duì)系數(shù)采用新的襲；基予幀場(chǎng)的以及兩犖巾系數(shù)掃描蹶序；提供了可擴(kuò)腱性：橇頻碼流分割（個(gè)比特流被分為多個(gè)層），德括空躐擴(kuò)展編碼，擴(kuò)展編碼，以適應(yīng)可變比特率：建議錯(cuò)諉保護(hù)及多簸服務(wù)。對(duì)更廣范圍的分圖像辨率和碼流比特率的支持，使