提高视频编码效率和质量的前处理技术研究.pdf

西安电子科技大学
硕士学位论文
提高视频编码效率和质量的前处理技术研究
姓名:黄维
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:常义林
20090101
摘要信应用中占据重要的地位。为了平滑视频中同一镜头图像的亮度,提高视频编码效率,论文深入研究了从视频采集到采集输出之间的背景闪烁消除技术;为了提高图像空间分辨率,论文对图像插值技术研究做了详细的讨论。在两项技术研究中,分别提出了新的解决方法。背景闪烁是由于光线环境和相机的自动曝光引起场景图像的明暗变化,该现法,算法寻找视频序列中的亮度参考帧,使用最小二乘法确定出当前帧和参考帧算法可以有效地消除背景闪烁现象,用于编码传输可以节省%.%的比特率。判断的加权图像插值方法。该方法计算四个不同方向的梯度,根据梯度值确定插值方向和每个方向的加权系数,使用加权插值得到最终的图像值。实验结果表明,该方法可以获得较高质量的高分辨率图像。关键词:视频预处理背景闪烁消除图像插值为了获得良好的视频质量和较高的压缩率,视频预处理技术在视频处理与通象严重影响了视频的观看效果和压缩效率。本文提出一种新的消除背景闪烁的方之间的背景亮度响应函数,使用亮度补偿的方法消除背景闪烁。实验结果表明该研究成果已经应用到华为公司的多媒体产品中。针对传统图像插值算法存在的模糊和锯齿问题,本文提出一种新的基于方向
篤甒.%一,,瑅.,,
日期毕丝一日期』掣日期迎幺主三本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全在解密后遵守此规定独创性虼葱滦声明本人签名:业离校后,发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。C艿穆畚本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。导师签名:
第一章绪论视觉是人类最高级的感知器官,因此早在模拟时代人们就开始进行图像和视频方面的研究和开发。数字化技术以其易存储、易传输、无误码积累等特点大大促进了图像和视频的发展和应用。处理和精度都有相当高的要求,系统的应用也是非常广泛。例如,在交互式通信、个人移动通信、远程医疗诊断设备、联网交通监控以及国防建设等领域获得了惊人的成果。视频作为重要的信息载体,在通信中占据越来越重要的地位。随着视频压缩和相关行业的发展,视频通信已经有了很大的发展。目前典型的数字视频通信系统有数字电视、可视电话系统、会议电视系统等。随着网络和技术的发展,基于Ⅲ和无线视频通信技术成为通信领域研究的一大热点。目前的视频处理和通信系统有各种各样的结构,但不论结构复杂还是简单,一个基本的视频处理和通信系统如图所示,主要包括采集、预处理、视频压缩编码、通信、视频压缩解码、图像处理以及显示等几个方面¨也图像采集的功能由图像传感器实现,目前图像传感器主要有电荷耦合器件析度、低噪声、动态范围大等优点,广泛应用于高端产品中;后者则以其低成本、高集成度、低功耗等特性占领了低端市场,且随着半导体技术的不断发展,图像传感器的一些参数性能指标已经达到或超过传感器将实际景物转换成图像信号时总会引入各种噪声,因此一般需要对图像传感器输出的图像进行预处理,包括采用伽玛校正、图像插值、图像校正、白平衡、图像增强以及增益控制等技术,一方面改善图像的质量,另一方面,使得视频处理和通信系统所要处理的信息是十分庞大的视频图像数据,对于速度和传感器。前者技术发展成熟,具有高解图像有利于视频编码的处理。图视频处理和通信系统
视频数据后进行相应的解码。采用先进的数字视频压缩技术来压缩数字化的视频信息的数据量,既节省了存储空间,又提高了通信的传输效率,使得实时视频通信业务成为可能。研究发现,数字视频数据中存在着大量的冗余。这些冗余包括空间冗余、时间冗余、结构冗余、知识冗余、视觉冗余和纹理的统计冗余等等。从原始视频数据中除去这些冗余可以大幅度降低数据量。因此通过减少视频数据中大量的冗余数据即可极大地减少视频数据量,达到视频压缩的目的。接收端在收到视频数据并成功进行解码,为了增强图像显示效果会进行图像析了预处理的处理框图,最后针对预处理中常用的模块给