残差分布式视频压缩感知*

压缩感知(CS)是一种能同时进行数据采集和压缩的新理论,为简化编码算法提供了依据,同时,分布式视频编码(DVC)为低复杂度的视频编码提供了思路。因此,通过整合DVC和CS各自的特性以构建编码简单的视频编码框架,并采用残差技术来提高系统性能,最终提出了一种残差分布式视频压缩感知(RDCVS)算法:对关键帧进行传统的帧内编、解码;而对非关键帧,编码端采用一种基于残差联合稀疏模型的随机观测,解码端利用边信息和改进的梯度投影重建(GPSR)算法进行优化重构。由于将运动估计和变换编码等复杂度较高的运算转移到解码端进行,因而RDCVS保持了低复杂度的编码特性。实验结果表明,RDCVS算法比参考方案的恢复质量提高了2～3 dB。     

基于纹理特征的分布式视频压缩感知自适应重构方法

面对大规模视频数据带来的全新挑战,具备硬件友好特性的分布式视频压缩感知应运而生。由于传统基于分析模型的分布式视频压缩感知重构方法计算复杂度高,难以满足实时应用的要求,因此深度学习技术被逐渐引入。然而,现有基于深度学习的重构方法忽略了帧的纹理特征,限制了重构性能。由于同图像组中的视频帧具有较高的相似性,因此可以选择相邻视频帧作为当前视频帧纹理特征的参考。为了解决这个问题,提出一种基于纹理特征的分布式视频压缩感知自适应重构网络,命名为TF-DCVSNet。具体来说,TF-DCVSNet利用已重构的相邻帧纹理特征,激活当前重构帧的重构网络模块,进行自适应重构。大量实验验证了TF-DCVSNet的有效性。     

基于双边信息的残差分布式压缩视频感知

压缩感知(CS)是在低于奈奎斯特率条件下获取和重构稀疏信号的新兴技术,在图像和视频获取和处理中有巨大的发展潜力.为了有效提高被测信号的稀疏性和重构效率,本文提出一种基于双边信息的残差分布式压缩视频感知(RDCVS-DSI)编解码模型.该模型利用了图像自身的频域特性和邻近帧之间的相关性,以低质量的视频帧作为编解码的第一边信息,解码端利用关键帧运动估计和运动补偿技术生成非关键帧的第二边信息.通过性能分析和仿真测试表明,该RDCVS-DSI模型能够在较低复杂度条件下,高保真地重建视频序列.与以前的压缩视频感知工作对比,重构帧的平均峰值性噪比达到1-5dB的增益,重构速度接近于复杂度最低的DCVS.     

基于边信息的分布式视频压缩感知重建

WZ视频编码系统中的虚拟信道会因信道模型参数估计的不稳定导致系统性能下降,为了克服该问题,提出不带有虚拟信道的分布式视频压缩感知重建算法,仅靠解码端获得的压缩感知观测值对非关键帧的错误进行纠正,并利用平滑投影Landweber迭代求解联合重建模型.实验证明本文所提出算法获得了更好的率失真性能和更低的重建时间.     

一种残差-预测重构的视频分布式压缩感知实现方法研究

为了降低计算成本并节约系统功耗,信号处理最新出现的理论-分布式压缩感知(Distributed Compressed Sensing,DCS)成为视频技术的应用焦点。为此,一种基于多假设预测的视频DCS(VDCS)方案被提出。在VDCS的解码端,当前帧的预测来自于以前重构的参考帧(CS帧),而残差作为重构条件用于改善视频的重构质量。实验结果表明,提出的残差-预测VDCS方法重构视频信号的峰值信噪比(PSNR)优于MH-BCS-SPL和传统的JSM-DCS处理方法。     

视频压缩感知多假设局部增强重构算法

在基于多假设预测的视频压缩感知重构中, 不同图像块对应的假设集匹配程度差异较大, 因此重构难度差异明显. 本文提出多假设局部增强重构算法(Local enhancement reconstruction algorithm based on multi-hypothesis prediction, MH-LE), 利用帧间相关性对图像块进行分类后针对运动图像块提出像素域双路匹配策略, 通过强化图像块基本特征来提高相似块匹配效果, 获取更高质量的假设集; 同时将结构相似度评价标准引入假设块权值分配过程, 提高预测精度. 仿真结果表明, 所提算法的重构质量明显优于其他多假设预测重构算法. 和基于组稀疏的重构算法相比, 所提算法具有更快的重构速度, 在大部分的采样率条件下具有更高的重构质量.     

基于加权非局部相似性的视频压缩感知多假设重构算法

分布式视频压缩感知(Distributed Compressed Video Sensing,DCVS)多假设重构算法将传统视频编码中的多假设预测运动估计思想引入到分布式压缩感知视频编码系统中,改善了对视频序列的重构质量。在该算法中,大变化块采用本帧邻域块信息作为参考,而当本帧邻域块含有较多纹理和细节时,算法性能有待提高。为此,对非局部相似性的思想进行改进,提出基于加权非局部相似性的分布式视频压缩感知多假设重构算法。在该算法中,对大变化块中的纹理块采用加权非局部相似性在相邻已重构帧中寻找自相似块,最终生成辅助重构信息块;对于非纹理块,则简单利用加权非局部相似性生成相似块。对不同特点的视频序列的仿真实验结果表明,改进后的算法有效改善了视频序列的重构质量,具有较优的重构SSIM,PSNR指标,其中PSNR约提高1dB。     

基于多重假设的视频压缩感知分层重建

为了改进视频压缩感知方案的性能,提出了一种基于多重假设的视频压缩感知分层重建方案。该重建方案以图像组为单位进行,首先独立重建关键帧,接下来对图像组中的每个非关键帧分配重建层级,并按照层级顺序由低至高逐层重建。每个非关键帧的重建过程逐块进行,需要其时域参考帧及当前帧中的空域数据集为每个重建块做混合多重假设预测,并通过求解全变分最小化问题重建预测残差,最后将预测值与预测残差相加得到重建图像。实验结果表明,在相同采样率下,本文提出的基于多重假设的分层重建方案比已有的方法可以获得最高约3.2dB的峰值信噪比增益。     

基于现场总线的分布式智能机器人感知系统研究

感知系统是智能机器人与人、外部环境实现交互最重要的组成部分，本文基 于现场总线技术，对智能机器人感知系统的总体结构、网络拓扑、软件设计、开放互联、即 插即用等关键技术进行了探讨．     

基于时空相关性的分布式压缩感知多假设预测重构算法

综合考虑到视频序列本身的不同特性以及时空相关性, 将传统视频编码中的多假设预测运动估计思想引入到分布式压缩感知视频编码系统中, 提出一种新的基于时空相关性的分布式压缩感知多假设预测重构算法。在编码端增加CS帧的块模式判别, 在解码端CS帧根据模式判别进行相应的基于块的多假设预测估计和残差稀疏重构。仿真实验表明, 与传统的分布式压缩感知多假设预测重构算法相比, 所提出的算法能够较好地改善视频序列的重建质量。     

基于联合运动补偿的边信息预测算法

传统块运动补偿算法仅利用单一运动向量场,该运动向量场中总会存在一定的运动异常,而过多的运动异常会严重衰退内插帧质量。为了解决该问题,提出了一种基于联合运动补偿的边信息内插算法,该算法使用双向运动估计计算出内插帧的运动向量场,接着采用当前块和其八个邻域块的运动向量联合预测出目标块。由于运动向量场的局部平滑特性会使八邻域块的运动向量十分接近当前内插块的真实运动向量,实验结果表明提出算法比传统算法有更好的容错性能。     

基于双边信息的残差分布式压缩视频感知(英文)

Compressed sensing(CS) is a novel technology to acquire and reconstruct sparse signals below the Nyquist rate. It has great potential in image and video acquisition and processing. To effectively improve the sparsity of signal being measured and reconstructing efficiency, an encoding and decoding model of residual distributed compressive video sensing based on double side information(RDCVS-DSI) is proposed in this paper. Exploiting the characteristics of image itself in the frequency domain and the correlation between successive frames, the model regards the video frame in low quality as the first side information in the process of coding, and generates the second side information for the non-key frames using motion estimation and compensation technology at its decoding end. Performance analysis and simulation experiments show that the RDCVS-DSI model can rebuild the video sequence with high fidelity in the consumption of quite low complexity. About 1 ～ 5 dB gain in the average peak signal-to-noise ratio of the reconstructed frames is observed, and the speed is close to the least complex DCVS, when compared with prior works on compressive video sensing.     

一种含边信息的小波域视频水印算法

利用帧内和帧间的边信息,提出一种含边信息的小波域视频水印算法。该算法以抖动调制为基础,以视频帧的运动特征和纹理特征作为边信息,自适应地确定抖动调制的量化步长。实验结果表明,该算法实现了视频水印的盲检测,具有良好的不可见性,对高斯噪声、帧平均、帧删除、帧置换等攻击具有较好的鲁棒性。     

分布式视频编码中的边信息改进算法

边信息是影响分布式视频编码系统率失真性能的关键因素之一。针对传统的运动补偿帧内插方案的固定宏块划分法忽略了视频序列中各区域运动强烈程度不均的特性,提出基于图像活跃度的灵活宏块划分算法。在前向运动估计之前,对相部关键帧的差值图像统计活跃度,根据各区域的运动强烈程度自适应地调整宏块大小。实验结果表明,对于不同运动特性的序列,本算法可以明显提升边信息帧的重建质量,使系统的率失真性能提高0.3~1.3dB有效提高了系统性能。     

基于压缩感知的高效视频解码算法

无线多媒体传感器网络系统存在无线信道随机衰落以及高误码率等问题,对视频应用的影响尤为突出。压缩感知理论应用于视频信号编码提供了一种抗无线信道随机衰落以及降低误码率的思路,但由于压缩感知重构算法的高复杂度,使得在解码端很难高效实时地恢复出视频序列。本文通过改进SL0算法的迭代搜索方向、迭代搜索方法 以及循环终止条件等提出了一种快速高效的基于平滑范数的压缩感知视频解码算法（Accurate direction smooth l0 algorithm,ADSL0）。算法采用严格的下降方向以及修正的迭代步长,保证了迭代路径的最优。实验结果表明,本文所提算法在重构精度和重构耗时上都明显优于其他同类算法。     

基于CS理论的嵌入式监控系统视频编码

将压缩感知理论应用于视频编解码中,给出了视频图像帧内和帧间编码的CS采样图像编码与重构新方法.通过仿真实验表明在图像编解码系统中,与传统视频编码方法相比,结合CS理论的方法能得到更高质量的重构图像,PSNR有较大提高.     

分布式信源编码在视频编码中的应用研究

分布式视频编码对编码器的功耗、复杂度、存储能力和传输能力都有较高的要求,而分布式信源编码理论正好适应了这一需求。为了使人们对这一技术有所了解,首先阐述了分布式视频编码的基本原理与其应用研究现状。并针对多视点分布式视频编码的Wyner—Ziv编解码器设计、虚拟“相关信道”建模、辅助边信息生成等几项关键技术存在的问题及最新研究进展进行分析和实验,最后总结了分布式信源编码理论在多视点视频编码的发展与研究方向。