基于压缩域互补分割的视频多描述编码研究

鉴于数字视频在空间域及时间域上的信息相关性,提出在视频压缩过程中实现多描述编码的方法.算法以H.263为参考标准,在图块及运动估计的DCT域上进行系数划分,通过对少量重要信号的重复分配来保证单个描述的接收质量.同时,系数域的对角分割又使各个描述间具有较强的信号互补性.实验结果表明,算法具有描述冗余率低、编/解码直接快速、压缩率高等良好的MDC特性,是保障视频传输业务可靠性和实时性的有效方法.     

基于变换域Wyner-Ziv视频编码的相关噪声模型

在Wyner-Ziv(WZ)视频编码中,原始WZ帧数据和边信息(Side information,SI)间相关噪声模型是影响缡码效率的关键因素.现有文献通常认为边信息和当前解码WZ帧的概率分布近似符合零均值拉普拉斯分布.本文详细研究了变换域WE帧与相应边信息的残差系数的分布关系,发现其残差变换后直流系数带统计分布相比零均值拉普拉斯分布存在一定偏差,且系数带的相关噪声分布随时间和空间变换.根据变换域残差系数的分布特征,提出了一种基于变换域的相关噪声分布模型及自适应参数估计算法,利用帧内插时前向和后向运动补偿帧变换残差,在解码端估计系数带的分布参数.实验结果表明该算法有效提高了WZ视频编码的编码效率.     

拉普拉斯混合分布语音模型研究

针对具有超重尾特性的语音信号,提出了混合拉普拉斯分布语音模型。从理论上探讨了混合拉普拉斯分布模型的参数估计,从原理与算法得以实现。通过最大期望（Expectation Maximization,EM）算法取得了良好效果。创新运用混合拉普拉斯模型研究语音信号处理。     

基于差分算子边缘约束先验的图像盲复原算法

为了有效克服图像在复原过程的边缘退化、振铃效应等影响,使空间域的边缘先验信息能够灵活的添加到图像复原算法中,依据差分算子描述检测边缘的特性,将数字摄影测量学中的拉普拉斯算子、Robert梯度算子、方向差分算子作为一种新的边缘约束先验引入到图像复原过程中,同时使用Toeplitz矩阵实现图像在空间域解卷积的过程,提出了一种以差分算子为边缘约束先验的空域图像复原算法。模拟数据的实验结果体现了更多的细节信息,相关评价指标表明了该算法的有效性。     

基于差分隐私保护的谱聚类算法

针对传统的聚类算法存在隐私泄露的风险,提出一种基于差分隐私保护的谱聚类算法。该算法基于差分隐私模型,利用累计分布函数生成满足拉普拉斯分布的随机噪声,将该噪声添加到经过谱聚类算法计算的样本相似度的函数中,干扰样本个体之间的权重值,实现样本个体间的信息隐藏以达到隐私保护的目的。通过UCI数据集上的仿真实验,表明该算法能够在一定的信息损失度范围内实现有效的数据聚类,也可以对聚类数据进行保护。     

基于吸收透射率补偿及时空导向图像滤波的实时视频去雾

视频去雾技术的难点主要在于如何保证视频数据的时空一致性,为了解决这一问题提出了时空导向图像滤波优化算法.该算法考虑了视频帧间信息在空间和时间维度上的一致性因素,在平滑透射率纹理并保护显著边界的同时,能够克服视频中的闪烁噪声,保证视频去雾结果的流畅性.由于经典去雾模型仅考虑散射对于雾生成的影响,导致大多数基于该模型的去雾算法在近景处常产生过饱和噪声,针对此问题提出了一个基于吸收透射率补偿的透射率估计算法,弥补了经典模型忽略大气吸收衰减的缺陷,能够显著提高透射率估计精度,有效地抑制近景处过饱和噪声的产生.在真实雾视频和合成雾视频数据上进行了与现有先进算法的对比实验.有参考定量评价结果表明,本文算法的信噪比及结构相似性两项指标分别高于其他算法至少12%和3.4%;无参考的可见边界恢复评价指标至少高于其他算法5.7%.所提出的实时视频去雾算法能够更有效地恢复高频信息,更恰当地提升图像对比度,所获得的无雾视频色彩也更加自然、真实.     

基于小波分析的分数阶系统辨识信号降噪的变尺度阈值方法

在目前愈来愈被关注的分数阶控制研究中,系统辨识的分数阶理论与方法是一个重要方向,其中,辨识实验检测数据的降噪是必须关注的课题。基于小波分析理论与方法,首先对系统辨识中常用的以伪随机二进制序列(PRBS)激励的分数阶系统输出信号及其干扰噪声的特性进行分析讨论,在此基础上,为克服常规阈值降噪法的局限性,提出了针对多层小波分解系数进行非线性变尺度量化改造的算法,进而形成了一种分数阶系统辨识信号降噪的变尺度阈值方法。仿真实验表明,该方法能够将噪声干扰削减到满意的水平,对于不同的信噪比情形具有很好的适用性。该研究旨在为进一步的辨识算法设计提供参考,以提高辨识精度。     

无线传感器网络中视频质量评估方法

视频在无线传感器网络传输,由于网络的不稳定,可能使视频质量受到一定的影响。在人类视觉模型的基础上,提出一个改进的无参考质量评估算法,直接通过收到的图像,判断视频质量的好坏。较之当前广泛使用的视频评估算法一媒体延迟指标而言,大大提高在网络丢包时,对于视频质量评估的准确性。评估结果接近人眼观察的效果,并且可以大规模投入使用,具有较强现实意义和商业使用价值。     

基于FXLMS算法的直升机旋翼主动噪声控制的研究

为了降低直升机旋翼噪声,采用FXLMS算法建立了直升机旋翼噪声主动控制系统模型。采用离线辨识方法对次级声路径进行辨识。利用旋翼转速信号构造声源参考信号,从而避免次级声源对参考信号的干扰。结合归一化算法与G-SVSLMS算法,提出一种改进的变步长算法。该算法不仅具有收敛速度快、稳态误差小的优点,而且适应参考信号时变的特点,参数选择方便。仿真研究了旋翼噪声,与G-SVSLMS算法相比,该算法具有更快的收敛速度,对参考信号变化的适应性更好,与归一化算法相比具有更小的稳态误差。结果表明,该算法能有效降低直升机旋翼噪声,在一定频率下降噪效果可达24.8 dB,同时提高了系统的稳定性。     

基于H.264的视频水印技术

针对H.264/AVC编码标准的新特性,提出一种基于H.264低比特率视频流的视频内容认证和版权保护方案。在H.264视频编码时,在传统差分能量水印（DEW）算法基础上,通过在水印嵌入过程中引入能量分布公式,改进了传统的差分能量水印算法,增加了嵌入的有效性和水印的稳健性;视频解码阶段提取水印,不需要原视频作参考,为盲检测。实验结果表明该方案具有较小的码率变化和视频失真,证明了该算法的有效性。     

基于运动估计与回溯自适应正交匹配追踪的视频压缩传感

为了解决传统视频压缩传感方法中对视频逐帧单独重构所产生的图像模糊,将压缩传感理论与MPEG标准视频编码的相关技术相结合,提出了一种基于运动估计与运动补偿的视频压缩传感方法,以消除视频信号在空域和时域上的冗余。该方法在充分考虑视频序列时域相关性的同时,首先对视频图像进行前、后向和双向预测和补偿,然后采用回溯自适应正交匹配追踪(BAOMP)算法,对运动预测残差进行重构,最后实现当前帧的重构。实验结果表明,该方法较逐帧重构的视频图像质量有较大改善,且可获得更高的峰值信噪比。     

Video flickering removal using temporal reconstruction optimization

In this paper, we introduce an approach to remove the flickers in the videos, and the flickers are caused by applying image-based processing methods to original videos frame by frame. First, we propose a multi-frame based video flicker removal method. We utilize multiple temporally corresponding frames to reconstruct the flickering frame. Compared with traditional methods, which reconstruct the flickering frame just from an adjacent frame, reconstruction with multiple temporally corresponding frames reduces the warp inaccuracy. Then, we optimize our video flickering method from following aspects. On the one hand, we detect the flickering frames in the video sequence with temporal consistency metrics, and just reconstructing the flickering frames can accelerate the algorithm greatly. On the other hand, we just choose the previous temporally corresponding frames to reconstruct the output frames. We also accelerate our video flicker removal with GPU. Qualitative experimental results demonstrate the efficiency of our proposed video flicker method. With algorithmic optimization and GPU acceleration, the time complexity of our method also outperforms traditional video temporal coherence methods.

     

一种自适应运动估值视频代码转换的新方法

针对窄带网络的视频信号传输问题,分析了传统视频代码转换帧速率转换时,由于运动矢量非最佳化所造成的图象质量下降的原因,并提出了一种基于量化误差的自自动化运动矢量模型,从而减小了搜索域,使最佳化输出运行矢量能进行快速运动估值;同时根据灰度系统理论,提出了一种有效的灰度预测搜索方法,另外,又根据DCT系数理论模型。采用自适应快速视频编码方法,进一步提高了编码速度,实验结果表明：该方法不仅改善了视频图象质量,而且计算复杂度也大大减小。     

基于稀疏超采样的时间性反走样算法

针对时间性反走样算法在处理帧间复用时,若场景中有较多高频颜色区域或精细模型会造成重 影、模糊、闪烁及子像素细节丢失的问题,提出了基于稀疏超采样的时间性反走样算法。基本思想是,在时间 性反走样算法的基础上,对于无法复用历史帧像素,重新引入空间域的超采样,利用剔除算法以避免不必要的 绘制开销,实现对场景的稀疏超采样。实验结果表明,该算法能够得到与超采样算法媲美的反走样效果,并具 有更高的渲染效率,有效避免重影、模糊、闪烁及子像素细节丢失的问题。      

基于时空融合的多帧压缩视频增强方法

为了减少视频的存储和传输开销,通常对视频进行有损压缩处理以减小体积,往往会在视频中引入各类不自然效应,造成主观质量的严重下降。基于单帧的压缩图像复原方法仅利用当前帧有限的空间信息,效果有限。而现有的多帧方法则大多采用帧间对齐或时序结构来利用相邻帧信息以加强重建,但在对齐性能上仍有较大的提升空间。针对上述问题,提出一种基于多帧时空融合的压缩视频复原方法,通过设计的深度特征提取块和自适应对齐网络实现更优的对齐融合,充分地利用多帧时空信息以重建高质量视频。该方法在公开测试集上(HEVC HM16.5 低延时 P 配置)优于所有对比方法,并在客观指标上(峰值信噪比 PSNR)相比于目前最先进的方法 STDF 取得了平均 0.13 dB 的提升。同时,在主观比较上,该方法也取得了领先的效果,重建出更干净的画面,实现了良好的压缩不自然效应去除效果。     

A new video watermarking algorithm based on shot segmentation and block classification

In this paper, we propose a new video watermarking algorithm based on shot segmentation and block classification to enhance the robustness, imperceptibility and real-time performance based on the H.264/AVC codec. A method of selecting host frames is proposed based on shot segmentation to avoid embedding watermark frame by frame, so as to improve the robustness and the real-time performance. The watermark signal is cropped into small watermarks according to the number of shots in the host video, and small watermarks are respectively embedded into different shots. The watermarking capacity and the perceptual quality are greatly improved by this way. A method of selecting host coefficients is proposed based on block classification in the Discrete Cosine Transformation (DCT) compressed domain. The texture characteristics of host blocks are considered in the classification and the places of host coefficients can change adaptively according to the content of the video. The imperceptibility of the watermarked video is greatly improved by this way. The simplified quantization index modulation (QIM) is applied to embed watermark. It brings fewer artifacts to the host signal than the current main watermarking method, such as spread spectrum (SS), differential energy watermarking (DEW) and so on. The experiment results show that the proposed scheme has a good performance in maintaining real-time performance and resisting Gaussian noising, frame swapping, MPEG compression, etc.     

场景切换视频自适应帧间码率控制

针对视频帧中可能出现的大量场景切换,提出一种基于非连接点的场景切换检测算法,提高编码性能,该场景检测算法复杂度低,在运动估计的同时,完成视频场景切换检测。场景切换将导致GOP(group of pictures)长度的变化,并可能出现GOP长度太短的情况。提出改进的自适应GOP时域滤波技术,避免由于GOP太短引起的编码性能下降。针对视频场景切换检测分割出的不同长度的GOP,提出一种基于率失真模型的帧间码率控制算法,利用视频的失真与码率及视频帧复杂度的关系,对帧间码率分配进行优化,提高重构视频帧的总质量。实验结果表明,基于场景检测的自适应帧间码率控制算法能够获得较好的编码性能。     

An unequal packet loss resilience scheme for video over the Internet

We present an unequal packet loss resilience scheme for robust transmission of video over the Internet. By jointly exploiting the unequal importance existing in different levels of syntax hierarchy in video coding schemes, GOP-level and Resynchronization-packet-level Integrated Protection (GRIP) is designed for joint unequal loss protection (ULP) in these two levels using forward error correction (FEC) across packets. Two algorithms are developed to achieve efficient FEC assignment for the proposed GRIP framework: a model-based FEC assignment algorithm and a heuristic FEC assignment algorithm. The model-based FEC assignment algorithm is to achieve optimal allocation of FEC codes based on a simple but effective performance metric, namely distortion-weighted expected length of error propagation, which is adopted to quantify the temporal propagation effect of packet loss on video quality degradation. The heuristic FEC assignment algorithm aims at providing a much simpler yet effective FEC assignment with little computational complexity. The proposed GRIP together with any of the two developed FEC assignment algorithms demonstrates strong robustness against burst packet losses with adaptation to different channel status.     

基于时空联合的解码边信息插值算法

在Wyner-Ziv视频编码中,边信息质量是影响系统编码效率的关键因素,但解码端获得的运动矢量不精确而导致内插边信息的质量不高。为此,提出一种基于时空联合的解码边信息插值算法。该算法将多种块分割模式与双向运动估计相结合,匹配准则采用双向平均绝对误差和(SBAD)判断运动矢量时间变化,利用边界绝对误差(BAD)判断运动矢量的空间变化,通过时空联合匹配准则保证运动矢量的空间平滑性和时间连贯性。实验结果表明,该算法降低了编码码率,内插边信息的主观和客观质量均有所提高,边信息的峰值信噪比(PSNR)最大提高1.41dB。     

Pointillist video stylization based on particle tracing

We present an algorithm that stylizes an input video into a painterly animation without user intervention. In particular, we focus on pointillist animation with stable temporal coherence. Temporal coherence is an important problem in non-photorealistic rendering for videos. To realize pointillist animation, the various characters of pointillism should be considered in painting process to maintain temporal coherence. For this, weused the particle video algorithm which is a new approach to long-range motion estimation in video. Based on this method, we introduce a method to control the density of particles considering the features of frames and importance maps. Finally, the propagation methods of stroke to minimize flickering effects of brush strokes are introduced.