面向WMSNs应用的分布式视频编码技术研究

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随着人们对监控环境内容要求的日益增加,及无线传感器网络的发展,传统的无线网络的简单数据获取已不能满足人们对应用的需求,这就迫切需要将图像、音频和视频等具有丰富多媒体信息的媒介加入对环境的监控中来,以达到对环境更加直观、有效监控的目的。这便出现了无线多媒体传感器网络(WMSNs)。WMSNs在引进多媒体信息的同时,其自身的发展也受到了多媒体信息应用的限制,例如传统的视频压缩算法的特点是编码复杂、解码简单,这与WMSNs网络节点能量受限、计算能力差和存储容量小等自身因为相冲突,使其不再适用于这一新兴的WMSNs网络的应用,这就促使产生新的视频编码方案——分布式视频编码(DVC)。DVC编码的编码简单、解码复杂的特点刚好与传统视频编码的特点相反,而此特性正好适用于WMSNs的多媒体节点,因此对WMSNs网络的发展与应用直到关键作用。   本文以分布式视频编码作为研究背景,在分析了目前主流DVC解决方案,发现其对运动幅度较小或静止的视频序列支持较好,能准确解码,但对运动速度较大的视频序列的支持较差,虽然有学者提出采用空间平滑的边信息生成算法,使生成的边信息对运动估计造成的错误宏块具有一定的矫正,但对于运动过于剧烈的视频,其恢复效果仍然不理想,这就需要对此部分来做进一步的工作。为此本文基于这一背景展开了深入研究,提出一种具有ROI容错边信息的分布式视频编码方案。因此,本文的主要工作包括:   (1)深入分析了运动估计中的块匹配算法和边信息生成算法,并对其中的典型算法进行了实验仿真分析和比较,为DVC解决方案的实现提供了基础。   (2)针对目前主流DVC解决方案中存在的不足,提出一种具有ROI容错边信息的分布式视频编码方案,即通过在编码端利用前后帧间的相关性提取其ROI运动区域,并经熵编码后传至解码端作为额外的解码辅助信息对生成的边信息进行纠错。同时,在与内插边信息融合后,对ROI区域外的错误宏块再进行进一步的恢复,从而达到生成较为准确的边信息,达到提高解码视频质量的目的。   (3)对上述方案在Matlab中进行实时仿真实现和实验分析。   实验结果表明,此算法对生成的边信息具有较好的错误恢复功能,解码视频质量也得到了提高。
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