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MPEG-4算法优化及在移动网络中应用研究

作　者: 刘平泉
导　师: 刘玉珍
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 运动估计 三步搜索算法 新三步搜索算法 离散余弦变换 图像插值 自适应滤波 中值滤波
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 27次
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内容摘要


伴随移动通信及多媒体技术的迅猛发展,面向移动网络的视频通信成为近年来图像通信的研究热点。移动信道存在的易错、时变、带限等固有特性,成为在移动网络中实时传输视频数据的瓶颈。因此,研究高效的视频数据压缩技术、获得良好的视频图像恢复效果,显得至关重要。MPEG-4以其先进的编码理念、高效的压缩效率、较低的带宽要求、清晰的重建质量,在众多视频编码标准中占有举足轻重的地位。MPEG-4标准的编码系统是开放的,可以随时加入新的有效的算法模块,这样就给MPEG-4标准的具体实现留有很大余地。可以随时根据不同的需要改进编解码算法,提高视频图像的编码效率以及重建质量。基于此,本文从MPEG-4编码框图出发,针对在编码中耗时最多的运动估计、离散余弦变换(DCT)部分提出相应的改进算法和修改建议。具体工作描述如下:本文以运动估计的基本原理为依据,在对多种经典运动估计算法比较的基础之上,着重分析了三步搜索算法(TSS)和新三步搜索算法(NTSS),结合利用全搜索算法(FS)统计出的运动矢量分布特性,提出了一种基于NTSS的改进算法。仿真实验表明,本文算法与TSS和NTSS相比,在不影响主观质量的前提下,搜索点数明显下降,节省了搜索时间。对于DCT变换部分,文中以实验为依据,比较了4×4图像块和MPEG-4标准所采用的8×8图像块分割方法的DCT变换,且在保证图像质量的前提下,实现了系数压缩比2%的增加。同时以4×4分块方法为例,介绍了一种近似DCT变换的整系数DCT变换的变换公式的推导过程。除去以上所提到的,本文针对移动网络的特性,比较了接收端几种对视频图像数据进行差错掩盖的插值技术及去除噪声的滤波技术。通过仿真实验,得出了较优的、对丢失数据且伴有噪声的视频图像数据处理的综合运用方案。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-13
  1.1 课题研究背景与意义  10-11
  1.2 视频压缩编码与恢复插值的可能性  11
  1.3 论文主要工作及结构安排  11-13
2 MPEG-X压缩标准  13-19
  2.1 MPEG-1标准  13
  2.2 MPEG-2标准  13-14
  2.3 MPEG-4标准  14-15
  2.4 MPEG-4系统结构  15-18
    2.4.1 压缩层  15-16
    2.4.2 同步层  16
    2.4.3 传输层  16
    2.4.4 MPEG-4标准的构成  16-18
    2.4.5 MPEG-4的应用  18
  2.5 小结  18-19
3 视频压缩运动估计技术  19-36
  3.1 运动估计算法简介  19
  3.2 基本原理  19-21
  3.3 提高搜索效率的主要技术  21-23
    3.3.1 初始搜索点的选择  21-22
    3.3.2 块匹配准则  22-23
  3.4 经典运动估计算法  23-35
    3.4.1 全搜索算法  23-24
    3.4.2 三步搜索法  24-25
    3.4.3 四步搜索法  25-28
    3.4.4 基于块的梯度下降搜索法  28-29
    3.4.5 菱形搜索法  29-31
    3.4.6 六边形搜索  31-33
    3.4.7 运动矢量场自适应搜索算法  33-35
  3.5 小结  35-36
4 运动估计改进与DCT变换的研究  36-51
  4.1 新三步搜索法  36-38
  4.2 基于NTSS搜索算法的改进  38-44
    4.2.1 理论基础  38-39
    4.2.2 算法实现  39-40
    4.2.3 实验结果与分析  40-44
    4.2.4 结果与分析  44
  4.3 DCT变换的研究  44-49
    4.3.1 理论基础  44-45
    4.3.2 图像4×4分块可行性研究  45-47
    4.3.3 基于DCT4变换的整系数DCT变换的理论研究  47-49
  4.4 小结  49-51
5 针对移动网络的MPEG-4错误掩盖技术研究  51-63
  5.1 移动视频通信  51-52
  5.2 错误掩盖技术  52-57
    5.2.1 时域错误掩盖  52-53
    5.2.2 空域错误掩盖  53-57
  5.3 滤波技术  57-59
    5.3.1 中值滤波  57
    5.3.2 自适应滤波  57-58
    5.3.3 实验与结论  58-59
  5.4 滤波与插值综合处理方案  59-62
  5.5 小结  62-63
6 总结与展望  63-65
  6.1 总结  63
  6.2 展望  63-65
参考文献  65-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间发表的学术论文  68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信 > 图像编码
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