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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于冗余小波變換的視頻壓縮及其DSP實(shí)現(xiàn)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 提出了一種通過冗余小波變換獲得運(yùn)動(dòng)特征點(diǎn)和潛在運(yùn)動(dòng)區(qū)域,并在時(shí)域進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)的變換域、時(shí)域相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，在保證匹配的準(zhǔn)確性同時(shí)有效的減少了搜索匹配時(shí)間，并且在TI公司的TMS320DM642芯片開發(fā)板上驗(yàn)證了算法的實(shí)時(shí)性。
- 詳細(xì)介紹：
- 1．冗余小波變換產(chǎn)生特征點(diǎn)： 我們采用相鄰尺度子帶系數(shù)相乘后求和的方法得到模板，計(jì)算所有像素點(diǎn)的模板值，如果大于預(yù)設(shè)的閾值，即確定該點(diǎn)為特征點(diǎn)。 2.潛在運(yùn)動(dòng)區(qū)PMA的提取 提出了在冗余小波變換域進(jìn)行的PMA提取模板，并結(jié)合時(shí)域方法的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償。提取的提取PMA的模板由多子帶組成，包括近似子帶（LL）、低-高子帶（LH）、高-低子帶（HL）、高-高子帶（HH) 3．時(shí)域運(yùn)動(dòng)估計(jì) 不在潛在運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量直接設(shè)為0，不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，只對(duì)落在潛在運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)特征點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)。采用絕對(duì)幀間差平均準(zhǔn)則(SAD) 作為最佳匹配準(zhǔn)則。 4. 實(shí)驗(yàn)方法： 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖像采用Akiyo(144*176，90幀)和Mother(288*352，100幀)。第一幀作為I幀，后面幀都作為P幀，根據(jù)前一幀的預(yù)測(cè)圖像來估計(jì)當(dāng)前幀。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 運(yùn)動(dòng)估計(jì)是運(yùn)動(dòng)圖像編碼的重要內(nèi)容,它通過去除圖像序列之間的時(shí)間冗余從而達(dá)到壓縮的目的,因此,運(yùn)動(dòng)估計(jì)是運(yùn)動(dòng)圖像編碼過程中最耗時(shí)的部分之一。我們的作品通過冗余小波變換獲得運(yùn)動(dòng)特征點(diǎn)和潛在運(yùn)動(dòng)區(qū)域,并在時(shí)域進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)的變換域、時(shí)域相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，在保證匹配的準(zhǔn)確性同時(shí)有效的減少了搜索匹配時(shí)間。 并在TI公司的TMS320DM642芯片開發(fā)板上驗(yàn)證了算法的實(shí)時(shí)性。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 由于傳統(tǒng)小波變換在視頻壓縮中的缺陷，所以我們提出一種新型的基于冗余小波變換的視頻壓縮算法： 1．冗余小波變換產(chǎn)生特征點(diǎn) 冗余小波具有平移不變性，各子帶圖像尺寸大小相等，所以便于計(jì)算。因此算法采用相鄰尺度子帶系數(shù)相乘后求和的方法得到模板，計(jì)算所有像素點(diǎn)的模板值，如果大于預(yù)設(shè)的閾值，即確定該點(diǎn)為特征點(diǎn)。 2．潛在運(yùn)動(dòng)區(qū)PMA的提取 結(jié)合了冗余小波變換的各子帶系數(shù)高度相關(guān)、方向選擇性、各子帶與輸入信號(hào)大小相等以及平移不變的性質(zhì)，提出了在冗余小波變換域進(jìn)行的PMA提取模板，并結(jié)合時(shí)域方法的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償。 3．時(shí)域運(yùn)動(dòng)估計(jì) 只對(duì)落在潛在運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)特征點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)。運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法類似于傳統(tǒng)的宏塊匹配，理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法優(yōu)于時(shí)域和Cui的冗余小波變換域運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。在DM642 在EVM開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)該算法，從攝像頭端獲取圖像，到DSP芯片算法處理，最后顯示器端重建回放，每秒可以處理25幀左右，基本達(dá)到了實(shí)時(shí)性。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用我們提出的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法進(jìn)行視頻壓縮后，解碼可疑良好的恢復(fù)圖像。同時(shí)我們?cè)赑C機(jī)上分別使用MPEG_4SVP壓縮標(biāo)準(zhǔn)和本文提出的壓縮算法相比較，我們的算法壓縮時(shí)間更少。
同類課題研究水平概述
- 目前基于小波的視頻編碼技術(shù)可以分為三類： 1.空間域運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男〔ㄗ儞Q(MC-DWT) 這種技術(shù)是在空間域進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償來消除時(shí)間冗余，對(duì)其誤差圖像以及幀內(nèi)圖像采用小波變換進(jìn)行編碼消除空間冗余。與傳統(tǒng)的基于DCT的混合編碼的主要差別在于對(duì)補(bǔ)償幀差的處理，它是用整域小波變換代替分塊DCT變換。這些編碼器的差別僅在于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償殘差的小波變換編碼，而且小波變換沒有對(duì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生任何影響，因此一些學(xué)者的研究表明，將小波變換作用于預(yù)測(cè)誤差這類圖像時(shí)，其效果并不能顯著優(yōu)于DCT，因此基于小波的視頻編碼需要在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行更多地改進(jìn)。 2.小波域運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償（DWT-MC） 這種視頻編碼方案是先使用整域小波變換消除空間冗余，再通過小波域的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)消除時(shí)間冗余，最后對(duì)變換域的補(bǔ)償殘差進(jìn)行小波壓縮編碼。由于小波分解內(nèi)在的多分辨結(jié)構(gòu)，在小波域內(nèi)很容易執(zhí)行多分辨運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償（MRMC），同傳統(tǒng)的時(shí)域運(yùn)動(dòng)估計(jì)相比可以節(jié)省大量的搜索匹配時(shí)間。目前看來要提高這類編碼器壓縮性能，應(yīng)設(shè)法適當(dāng)減小小波域的搜索匹配集合，優(yōu)化小波域的運(yùn)動(dòng)估計(jì)策略，提高小波域運(yùn)動(dòng)估計(jì)速度。 3.具有或不具有運(yùn)動(dòng)估計(jì)的三維小波變換 這種編碼方案是根據(jù)是否具有運(yùn)動(dòng)估計(jì)大致分為兩類：純?nèi)S小波變換（3DWC）和具有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜S小波變換（MC-3DWC）。由于視頻序列在時(shí)間方向上存在著很強(qiáng)的相關(guān)性，但這些相關(guān)性明顯不同于空間相關(guān)性。因此如果不考慮這些因素，簡(jiǎn)單地使用三維小波變換進(jìn)行視頻圖像壓縮，編碼器的性能將大打折扣。 總體來看，目前小波視頻壓縮技術(shù)遠(yuǎn)不及小波圖像壓縮技術(shù)成熟。小波視頻圖像壓縮研究之所以滯后于小波圖像壓縮研究不僅僅因?yàn)樾〔ㄒ曨l圖像的進(jìn)展有賴于小波圖像的研究和信號(hào)維數(shù)的提高，還由于視頻壓縮的應(yīng)用背景與圖像壓縮的應(yīng)用背景有很大的不同。由于視頻應(yīng)用實(shí)時(shí)性的原因，視頻壓縮算法要對(duì)壓縮算法的復(fù)雜度和壓縮效率作綜合考慮。
