Разработка быстродействующих алгоритмов компрессии видеоданных с использованием дельта-преобразований второго порядка

• Автор: Погорелов, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.17, 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 214 с. : ил.

4 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ ПОДХОДОВ И МЕТОДОВ

ВИДЕОКОМПРЕССИИ

1.1. Анализ особенностей цифрового представления видеоинформации

1.2. Обзор основных подходов к цифровой видеокомпрессии

1.2.1. Методы внутрикадровой цифровой видеокомпрессии

1.2.2. Методы межкадровой цифровой видеокомпрессии

1.3. Использование алгоритмов внутрикадрового и межкадрового кодирования в [4 современных международных стандартах видеокомпрессии

1.3.1. Стандарты МРЕв

1.3.2. Рекомендации Н.26х

1.4. Методы оценки качества кодирования

1.4.1. Объективные оценки качества кодирования

1.4.2. Субъективные оценки качества кодирования
1.5. Выводы
2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО
. ВНУТРИКАДРОВОГО ВИДЕОКОДИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ АЛГОРИТМОВ

ОПТИМИЗИРОВАННЫХ ДЕЛЬТА-ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ВТОРОГО ПОРЯДКА
2.1. Анализ требований к алгоритмам внутрикадрового кодирования на основе
дельта-преобразований
2.2. Основные достоинства и недостатки известных алгоритмов дельтапреобразований
2.3. Постановка задачи дельта-преобразования второго порядка
2.4. Базовые алгоритмы двоичного дельта-преобразования
2.4.1. Оптимизированные дельта-преобразования второго порядка на основе

вторых разностей
2.4.2. Модифицированный алгоритм двоичного дельта-преобразования со сглаживанием
2.5. Комбинированный алгоритм дельта-преобразований для видеокодирования
2.6. Разработка алгоритма внутрикадрового видеокодирования

2.7. Теоретическая оценка вычислительной трудоемкости разработанного
АЛГОРИТМА ВНУТРИКАДРОВОЙ КОМПРЕССИИ ВИДЕОПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ
2.8. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОДИРОВАНИЯ
ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ
2.8.1. Преобразования цветовых пространств
2.8.2. Локальное прореживание изображений
2.8.3. Предварительная обработка изображений
2.8.4. Статистическое кодирование результатов работы алгоритма внутрикадровой компрессии
2.9. МЕТОДИКА УПРАВЛЕНИЯ СТЕПЕНЬЮ КОМПРЕССИИ ВНУТРИКАДРОВОГО КОДЕРА ДЛЯ
__ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНОЙ БИТОВОЙ СКОРОСТИ ВИДЕОКОДЕРА
2.10. Выводы
3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО
МЕЖКАДРОВОГО ВИДЕОКОДИРОВАНИЯ
3.1. Анализ требований к алгоритмам межкадрового кодирования
3.2. Анализ особенностей разностных кадров
3.3. Базовый алгоритм межкадрового кодирования изображений
3.4. Оценка теоретически возможного коэффициента компрессии разностных
КАДРОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ разработанного алгоритма межкадрового кодирования
3.5. Теоретическая оценка вычислительной трудоемкости разработанного
алгоритма межкадровой компрессии видеопоследовательностей
3.6. Разработка алгоритма быстрого выбора оптимальной шаблонной матрицы
3.7. Дополнительные методики повышения степени компрессии межкадрового
кодера
3.8. Методика управления степенью компрессии межкадрового кодера для
стабилизации выходной битовой скорости видеокодера
3.9. Алгоритм адаптивного управления скоростью выходного потока
Р видеокодера
3.10. Выводы
4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ
КОМПРЕССИИ ВИДЕОДАННЫХ

4.1. Основные требования к программной модели разработанных алгоритмов
ВИДЕОКОДИРОВАНИЯ
4.2. Структурная схема кодера видеоданных
rj|, 4.3. Формат хранения/передачи закодированных данных
4.4 Разработка программной модели системы передачи видеоинформации с
КОМПРЕССИЕЙ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ ПО ІР-СЕТИ
4.5. Разработка совместимого с ОС Microsoft Windows программного модуля
ВИДЕОКОДЕКА ДЛЯ СИСТЕМЫ ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ
4.6. Выводы
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАЗРАБОТАННОЙ ПРОГРАММНОЙ МОДЕЛИ ВИДЕОКОДЕКА
5.1. Методика проведения экспериментальных исследований
5.2. Оценка зависимости качественных характеристик внутрикадрового
кодирования и степени компрессии опорных кадров от параметров
алгоритма внутрикадрового кодирования
5.2.1. Оценка зависимости качественных характеристик кодирования и степени компрессии от изменения веса кванта модуляции
5.2.2. Оценка зависимости качественных характеристик кодирования и степени компрессии от порогового значения ошибки для введения отсчета ДИКМ146
5.2.3. Оценка зависимости качественных характеристик кодирования и степени
компрессии от порогового значения ошибки для локальной поддискретизации
5.3. Оценка зависимости качественных характеристик видеокодирования и
степени компрессии видеопоследовательностей от параметров алгоритма
межкадрового кодирования
5.4. Экспериментальные оценки быстродействия разработанной программной
модели кодека видеопоследовательностей
5.4.1. Экспериментальная оценка зависимости качественных характеристик кодирования от скорости выходного потока кодера
5.4.2. Экспериментальная оценка зависимости быстродействия разработанной программной модели видеокодека от параметров изображения
5.4.3. Оценка производительности программной модели на основе алгоритмов внутрикадрового и межкадрового видеокодирования с оптимизацией на основе технологии ММХ

стандартных методов видсокомпрессии вносят алгоритмы компенсации движения. Разработанные методы оптимизации алгоритмов поиска векторов движения хотя и позволяют существенно сократить объем необходимых вычислений, но не снимают данной проблемы. К тому же данный подход ориентирован на поблочное внутрикадровое кодирование изображений, когда обрабатываемые блоки (или макроблоки) обрабатываются независимо друг от друга.
Применение трудоемких методик межкадрового кодирования с использованием предсказания движения в разрабатываемых алгоритмах видеокомпрессии является нецелесообразным по следующим причинам:
- недостаточно высокое быстродействие методов компенсации движения нарушает основные требования к разрабатываемым алгоритмам видеокомпрессии, что приводит к необходимости поиска других, более быстродействующих по сравнению с известными алгоритмами межкадрового кодирования;
- в разрабатываемых алгоритмах используется построчная обработка изображения, что не согласуется с принципом независимой обработки макроблоков в известных методах межкадрового кодирования;
- использование блоков размером 4x4 пиксела для эффективной реализации разрабатываемых алгоритмов кодирования не согласуется с возможностью эффективного применения методов ДКП для коррекции ошибок;
- представляет интерес решение задачи сокращения задержки кадров при кодировании видеопоследовательности, что является затруднительным при использовании стандартных методов межкадрового кодирования, вносящих существенную задержку в процессе кодирования видеоинформации.