視頻壓縮中的最優(yōu)整數(shù)正交變換理論及其應(yīng)用.pdf

1、隨著數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展,圖像和視頻編碼技術(shù)逐漸發(fā)展成為專門的學(xué)科領(lǐng)域——圖像壓縮編碼。圖像編碼的核心技術(shù)之一是對(duì)圖像數(shù)據(jù)實(shí)施變換。自從1974年印度科學(xué)家提出離散余弦變換(DCF)以來(lái),DCT無(wú)論在理論上還是在應(yīng)用上都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。特別是在應(yīng)用領(lǐng)域中,DCT是現(xiàn)代圖像壓縮編碼技術(shù)的核心基礎(chǔ),且已形成了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),到目前為止DCT一直處于難以撼動(dòng)的地位。
　　 圖像與視頻的壓縮是以巨大的計(jì)算量作為代價(jià)的。雖然DCT性能較好,但其

2、浮點(diǎn)運(yùn)算問(wèn)題一直是難以克服的問(wèn)題。這些年來(lái),尋求整數(shù)變換已成為圖像和視頻壓縮中新的研究熱點(diǎn),并且已形成標(biāo)志性成果。例如整數(shù)變換被最新的國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264采納,我國(guó)的第一個(gè)音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)也采用了整數(shù)變換。然而,整數(shù)變換的構(gòu)造方法與種類很多,怎樣設(shè)計(jì)視頻壓縮中的整數(shù)變換,使其既有很好的變換性能又有很好的計(jì)算性能,就是一個(gè)技術(shù)難題。本文得出了一種新的整數(shù)變換的構(gòu)造法,在整數(shù)正交變換的理論基礎(chǔ)上,建立了一種結(jié)合能量集中率和去相關(guān)率的整數(shù)

3、正交矩陣優(yōu)化模型,并在該矩陣類中獲得了應(yīng)用于視頻壓縮的最優(yōu)整數(shù)正交矩陣。
　　 為驗(yàn)證理論的正確性,本文采用MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的基本系統(tǒng)框架,將獲得的最優(yōu)整數(shù)正交矩陣應(yīng)用于開源編解碼器XVID,代替原有的DCT變換,并進(jìn)行整數(shù)正交矩陣與DCT的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。本文研究了該整數(shù)變換下的快速算法問(wèn)題；通過(guò)對(duì)大量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖像序列的訓(xùn)練和統(tǒng)計(jì),構(gòu)造了新變換下的量化矩陣；定義了一種在新的壓縮方案下的新的壓縮格式并完成了相應(yīng)的應(yīng)用軟件；通過(guò)主觀和客