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1、3D-MC-EZBC小波视频编码系统中码率控制及去块效应研究,答辩人： 杨路 指导老师：刘贵忠 教授,多媒体信号处理与通信实验室,研究背景与意义,3D-MC-EZBC小波视频编解码系统介绍,系统中码率控制的研究,系统中去块效应的研究,总结、展望及答评审问题,多媒体信号处理与通信实验室,研究背景与意义,3D-MC-EZBC小波视频编解码系统介绍,系统中码率控制的研究,系统中去块效应的研究,总结、展望及答评审问题,多媒体信号处理与通信实验室,多媒体信号处理与通信实验室,视频压缩的必要性互联网以及移动互联网的蓬勃发展智能手机、平板电脑、PC等各种终端的发展小波视频编解码器的天然高度可伸缩性,一、研究
2、背景与意义,研究背景与意义,3D-MC-EZBC小波视频编解码系统介绍,系统中码率控制的研究,系统中去块效应的研究,总结、展望及答评审问题,多媒体信号处理与通信实验室,多媒体信号处理与通信实验室,1）编码框架,二、3D-MC-EZBC小波视频编解码系统介绍,多媒体信号处理与通信实验室,二、3D-MC-EZBC小波视频编解码系统介绍,3）解码框架,2）码率抽取,多媒体信号处理与通信实验室,运动估计,二、3D-MC-EZBC小波视频编解码系统介绍,多媒体信号处理与通信实验室,HVSBM算法,四叉树划分,非方形块划分,二、3D-MC-EZBC小波视频编解码系统介绍,研究背景与意义,3D-MC-EZB
3、C小波视频编解码系统介绍,系统中码率控制的研究,系统中去块效应的研究,总结、展望及答评审问题,多媒体信号处理与通信实验室,解决办法：Lagrangian优化算法,如何做选择？,多媒体信号处理与通信实验室,3.系统中码率控制的研究,应该与视频和目标码率有关,多媒体信号处理与通信实验室,常见率失真模型：,一次模型：二次模型：指数模型：对数模型：,H.264中确定 的方法：,理论上的率失真曲线,如何确定？,3.系统中码率控制的研究,多媒体信号处理与通信实验室,1.由于蛋鸡悖论2.二次率失真模型3.基于DCT的推导,结论：因此H.264的方法不适合小波系统,H.264中确定 的方法：,3.系统中码率控
4、制的研究,多媒体信号处理与通信实验室,本文中率失真模型的建立,引入序列的运动激烈程度S,并假设其对参数的影响均为一次的。,化简得：,3.系统中码率控制的研究,多媒体信号处理与通信实验室,颜色直方图：图像中含有的颜色以及颜色出现的概率,基于颜色直方图和方向梯度直方图的运动激烈程度S,3.系统中码率控制的研究,多媒体信号处理与通信实验室,方向梯度直方图：描述一副图像中的物体的形状,基于颜色直方图和方向梯度直方图的运动激烈程度S,3.系统中码率控制的研究,多媒体信号处理与通信实验室,基于颜色直方图和方向梯度直方图的运动激烈程度S,运动剧烈程度S：,本实验中a,b取经验值a=0.33,b=0.67,3
5、.系统中码率控制的研究,多媒体信号处理与通信实验室,实验确定模型系数,对某一个序列，已知其S。测试其在各个码率下较优的值的组合。对其进行数据拟合，便可以得到一个幂函数。,以左图BUS序列为例，拟合函数为：BUS序列的S为15.9，则可得：a*15.92 + b*15.9 + c = 6.6734m*15.9 + n = -1.1061 再测几组数据即可得到所需模型参数,3.系统中码率控制的研究,多媒体信号处理与通信实验室,0.2I 0.7,0I 0.7,0I 0.2,0I2.5,实验结果,3.系统中码率控制的研究,研究背景与意义,3D-MC-EZBC小波视频编解码系统介绍,系统中码率控制的研究
6、,系统中去块效应的研究,总结、展望及答评审问题,多媒体信号处理与通信实验室,多媒体信号处理与通信实验室,块效应和产生原因,4.系统中去块效应的研究,多媒体信号处理与通信实验室,去块效应采用重叠块运动补偿技术OBMC (OverlappedBlock Motion Compensation),OBMC技术原理,4.系统中去块效应的研究,多媒体信号处理与通信实验室,去块效应采用重叠块运动补偿OBMC技术 (OverlappedBlock Motion Compensation),OBMC权重矩阵设计原理,1.三个权重矩阵对应系数相加，经归一 化后和为1.0。 2.本身块权重矩阵中间像素权重系数最
7、大且数值为块的大小(归一化后为1)，边缘权重系数最小为块大小的一半。 3.左右权重系数呈镜像对称，上下权重 系数呈镜像对称。 4.左右邻块权重矩阵上下对称。 5.上下邻块邻块权重矩阵呈左右对称。,4.系统中去块效应的研究,多媒体信号处理与通信实验室,OBMC权重系数实例16x16:,存在问题：1.系数的连续性。 2.系数的不合理性。3.人工设计的复杂性。 4.时间消耗过大。,4.系统中去块效应的研究,多媒体信号处理与通信实验室,OBMC权重矩阵的自适应设计： 对角线内插,假设矩阵为m*n大小，则：ab距离为X，bd距离为Y，ad距离为L。 上下临块边界线中心距d为Y+0.5，左右临块边界线中心
8、距离b为X+0.5.,4.系统中去块效应的研究,多媒体信号处理与通信实验室,本文方法设计的OBMC矩阵实例(8x8):,4.系统中去块效应的研究,多媒体信号处理与通信实验室,实验结果：,4.系统中去块效应的研究,多媒体信号处理与通信实验室,实验结果：,说明了新的权重矩阵的确能够更加准确的对像素进行预测,4.系统中去块效应的研究,多媒体信号处理与通信实验室,BUS序列自适应设计权重矩阵实验结果,FOREMAN序列自适应设计权重矩阵实验结果,SOCCER序列自适应设计权重矩阵实验结果,FOOTBALL序列自适应设计权重矩阵实验结果,4.系统中去块效应的研究,多媒体信号处理与通信实验室,OBMC权重
9、矩阵生成时间实验结果,实验结果：,4.系统中去块效应的研究,研究背景与意义,3D-MC-EZBC小波视频编解码系统介绍,系统中码率控制的研究,系统中去块效应的研究,总结、展望及答评审问题,多媒体信号处理与通信实验室,多媒体信号处理与通信实验室,总结：(1)自适应计算拉格朗日乘子,5.总结、展望及答评审问题,多媒体信号处理与通信实验室,总结：(2)OBMC权重矩阵的自适应计算,5.总结、展望及答评审问题,多媒体信号处理与通信实验室,展望1.在本文提出的率失真优化研究中，拉格朗日乘子是通过计算全序列的运动剧烈程度而计算出来 的一个全局性参数。可以通过修改本文提出的方法，使每三帧进行MCTF计算时，
10、都能够计算出 最适合当下的拉格朗日乘子。2.运动剧烈程度的描述方法多种多样，可以试图寻找其他的描述方法能够对视频序列的运动剧烈 程度进行更加准确的描述。3.OBMC权重系数矩阵的设计时，采用了简单的对角线线性内插方法。是否存在另一种更好的内 插方法来更加准确内插出更好的权重系数矩阵？4.在将本文所提出的方法应用在高清视频上时，也获得了性能的提升，但是提升效果却没有CIF 序列那么好，需要更多的实验去探寻其原因并进行方法改进。,5.总结、展望及答评审问题,多媒体信号处理与通信实验室,评审问题1：论文第3.5节给出了实验结果及分析，但实验结果大于问题分析。对于本文 所提的自适应计算拉格朗日乘子的方
11、法与H.264中关于不同比特率下性能提升的程度的 不同分析较少，请适当补充。,答：鉴于本文方法在不同码率下相对H.264的性能提升和小波系统原方法提升程度趋势相似，故着重分析了本文方法和小波原方法的提升程度。现解释如上。,5.总结、展望及答评审问题,多媒体信号处理与通信实验室,评审问题2：论文4.3.2节给出了线性内插为最优内插方法，但得出此结论没有必要的 数据分析。仅以“实验发现”为依据，结论给出不够严谨。,对角线线型内插 双二次内插 双线性内插,1.对角线内插是常用的几种内插方式中的最优2.展望中有提到,5.总结、展望及答评审问题,多媒体信号处理与通信实验室,评审问题3：本文第3章运动剧烈
12、序列背景通常近乎是相对静止的，如果换成背景也是 剧烈运动的情况，如地震。计算自适应拉格朗日乘子提升性能如何？,答：如之前分析，提出自适应计算拉格朗日乘子的初衷是因为对于不同运动剧烈程度的视频，在图像宏块进行运动估计时根据R和S来调整其划分模式。背景也剧烈运动的视频满足本方法的所有条件，理论上也应该适用于本方法。但是，由于本文假设模型的参数都是通过日常生活中(也就是背景近乎静止)的视频通过计算得到的，该组参数是否适应于其他类型的视频序列(例如背景是剧烈运动)，还需更多的实验去验证。,5.总结、展望及答评审问题,多媒体信号处理与通信实验室,评审问题4：指出的一些文字错误以及用词口语化的问题。,答： 已修改。,5.总结、展望及答评审问题,谢谢！,Thanks!,多媒体信号处理与通信实验室,谢谢！,
