基于MPEG-4的視頻分割和運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著人們對(duì)視頻信息需求的日益增長(zhǎng)，H.26X、MPEG系列視頻國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)不斷被推出，我國(guó)也積極推動(dòng)自己的音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)(AVS)的制定，AVS的視頻部分已于2006年3月1日開(kāi)始實(shí)施。其中，由MPEG組織制定的MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)是一種基于“內(nèi)容”的可交互性的第二代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)在視頻檢索、視頻監(jiān)控和IPTV等方面都具有良好的發(fā)展前景。本論文對(duì)MPEG-4的高級(jí)應(yīng)用前提——視頻分割和運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法進(jìn)行了分析和改進(jìn)。 盡管MPEG

2、-4定義了視頻對(duì)象的概念，但是卻沒(méi)有定義視頻分割算法，因此本論文對(duì)視頻分割算法進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。首先，介紹了現(xiàn)有的幾種視頻分割算法，并對(duì)其進(jìn)行了分析。其中的對(duì)稱(chēng)差分法能準(zhǔn)確快速地檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)物體，在實(shí)時(shí)性要求較高的視頻壓縮中具有一定的優(yōu)越性；但是該方法存在有時(shí)會(huì)提取不全或提取不出物體的缺陷。然后，本論文在對(duì)稱(chēng)差分法的基礎(chǔ)上提出了一種視頻分割算法，加入運(yùn)動(dòng)估計(jì)，還在對(duì)稱(chēng)差分法的中間處理過(guò)程——二值圖像的預(yù)處理中加入了雙閾值法作去噪去空洞處理

3、。實(shí)驗(yàn)表明，本論文的算法解決了對(duì)稱(chēng)差分的缺陷，在運(yùn)動(dòng)信息不夠明顯的情況下依然能夠提取出整個(gè)物體，從而增強(qiáng)了對(duì)稱(chēng)差分法的健壯性。 運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法不僅對(duì)本論文的視頻分割有著很重要的意義，在整個(gè)的視頻壓縮算法中也具有舉足輕重的作用，是視頻壓縮中占用計(jì)算量最大的一部分。本論文接下來(lái)介紹了運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法原理，隨后對(duì)幾種經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法進(jìn)行了描述和分析。 本論文在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)視頻序列進(jìn)行深入分析之后，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)矢量的分布除具有中心偏移性這一特

4、點(diǎn)外，還具有另一重要特點(diǎn)，即在中心點(diǎn)水平和垂直方向上的分布較其他方向的分布更為密集，據(jù)此本論文提出了一種符合該特點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法——新十字形搜索算法(NCS)，將搜索模板改進(jìn)為大小十字形。實(shí)驗(yàn)表明該算法較之前的鉆石搜索算法在圖像質(zhì)量和搜索點(diǎn)數(shù)方面均具優(yōu)越性。 運(yùn)動(dòng)估計(jì)中除了運(yùn)動(dòng)搜索算法，起點(diǎn)的預(yù)測(cè)也是不可或缺的，本論文設(shè)計(jì)了一種與NCS相匹配的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)算法，首先將預(yù)測(cè)器的數(shù)量減少為兩個(gè)，并采用比較精確的比較法，然后根據(jù)自適應(yīng)的閾