面向视频编码的纹理合成技术研究与实现

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sayaka66
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在当前主流视频编码标准所采用的混合编码框架下,视频数据中的统计冗余能被大幅降低,但是视频数据中的视觉冗余却难以被消除。如何消除视频数据中的视觉冗余已成为视频编码领域的一个重要研究问题。   面向视频编码的纹理合成技术的研究目标是:在视频编解码过程中,通过运用纹理合成技术合成场景中不被用户关注的纹理区域,从而在保持主观质量不变的前提下,提高视频编码效率。围绕该目标,本文实现并对比了多种静态纹理合成方法和动态纹理合成方法,并进一步对这些方法进行了相应的改进,使之能更好地应用于传统混合编码框架中。具体来说,本文完成了如下两方面的工作。   一方面,本文实现并对比了三种静态纹理合成方法:基于马尔科夫随机场的纹理合成方法、基于图像块拼合的纹理合成方法和基于全局优化的纹理合成方法。此外,本文还进一步将这些方法应用于传统混合编码框架中。基于马尔科夫随机场的纹理合成方法有较好的合成效果,但存在误差累积传播和时间复杂度过高的问题。为解决这两个问题,在合成过程中,我们引入置信图机制来抑制误差的累积传播,采用非对称的六边形搜索技术来降低算法的时间复杂度。基于图像块拼合的纹理合成方法时间复杂度较低,但需要解决图像块间的无缝拼合问题。为此本文实现并对比了基于最小误差边界拼合和基于图割拼合两种策略。实验表明,后者往往有更好的拼合效果。此外,本文还研究了计算复杂度和合成效果介于前两种方法之间的一种纹理合成方法——基于全局优化的纹理合成。   另一方面,在基于线性动力系统的动态纹理合成方法基础上,本文通过将合成单位转换为区域和宏块,使得在传统混合编码框架下采用动态纹理合成方法来合成视频中的纹理区域成为可能。动态纹理合成方法较之静态纹理合成方法,能更好地刻画纹理在时间维度的变化,因而对视频场景中随时间不断变化的纹理区域通常有更好的合成效果。   实验表明,在同等主观质量下,与传统混合编码器相比,融合了纹理合成技术的新型编码器有更高的压缩效率。
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