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基于压缩感知理论的视频帧间信号编码研究

作　者: 邵树斌
导　师: 苏育挺
学　校: 天津大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 压缩感知有损压缩帧间编码稀疏数据
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 547次
引　用: 1次
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内容摘要

随着信息技术的高速发展,人们对于信息的需求量也急剧增加。传统的时域采样定理指出,采样频率要达到信号最高频率的二倍以上才能无失真恢复。随着信息的增加,信号的带宽也在变宽,这就对采样设备的性能提出了更高的要求,增大了信号处理的难度。近年新提出的压缩感知理论(Compressed Sensing)是基于信号的稀疏性,通过选择适当的观测矩阵进行非相关性测量,得到信号的少量观测值,实现信号的压缩,利用最优化算法,可以从少量观测值中以高概率重构出信号。对比于MPEG-2的预测编码技术,本文提出了一种基于压缩感知理论的视频帧间信号编码方案。结合传统的视频编码方案,使用运动估值与运动补偿进行预测,获取帧间差值信号,利用帧间信号的稀疏性,分块地对帧间信号进行压缩感知采样编码,随后进行熵编码,以实现进一步压缩。本编码方案省去了传统编码中的变换编码过程,同时对于数据的稀疏分布问题处理方式上,不再使用游程编码,而是直接采用稀疏变换将稀疏信号非稀疏化,节省了部分运算量。本文利用标准测试序列进行了一系列编码试验,分析了稀疏化阈值、采样倍率、分块大小、观测矩阵及重构算法的选择对于编码性能的影响,同时在质量近似的情况下与MPEG-2 Test Model 5(TM5)编码器对比了编码性能。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-10
  1.1 课题研究背景  7-8
  1.2 研究现状  8-9
  1.3 本文所做的研究工作以及章节安排  9-10
第二章压缩感知理论简介  10-21
  2.1 压缩感知的基本问题描述  11-13
  2.2 信号的稀疏表示  13-15
  2.3 观测矩阵的设计  15-16
  2.4 信号重构算法  16-21
    2.4.1 最小L1 范数法  17-18
    2.4.2 匹配追踪算法  18
    2.4.3 迭代阈值法  18-19
    2.4.4 最小全变分法  19-21
第三章视频帧间信号编码技术  21-32
  3.1 MPEG-2 视频压缩编码系统简介  21-22
  3.2 MPEG-2 预测算法  22-25
  3.3 MPEG-2 帧间信号编码过程  25-31
    3.3.1 帧间信号特点  25-26
    3.3.2 传统编码方式  26-27
    3.3.3 基于压缩感知的帧间信号编码过程  27-31
  3.4 本章小结  31-32
第四章试验测试与结果分析  32-61
  4.1 稀疏化阈值分析  32-38
  4.2 分块方法分析  38-41
  4.3 选用不同观测矩阵和重构算法重构帧差信号效果分析  41-53
  4.4 基于压缩感知的帧间信号编码与传统编码比较  53-57
  4.5 测量值与压缩感知方法重构效果的关系比较  57-60
  4.6 本章小结  60-61
第五章总结与展望  61-62
参考文献  62-65
致谢  65

基于压缩感知理论的视频帧间信号编码研究

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