无线分布式环境下视频信源的联合解码关键技术研究

论文摘要

随着无线通信技术和多媒体技术的飞速发展和日益成熟,无线分布式环境下视频应用的需求变得日益迫切。具有高复杂度编码器的传统混合编码技术已经不再适用于这种应用环境,迫切需要一种具有低复杂度编码器的新型视频编码技术。本文从这种实际应用出发,对分布式视频编码技术展开研究。首先对分布式编码的信息论背景展开研究,目的是对分布式编码技术的核心思想有深入的理解。分布式编码的奠基思想是Slepian-wolf理论和Wyner-ziv理论。Slepian-wolf理论证明,如果采用每一帧独立编码、联合解码的方式,那么同样可以达到与传统混合编码相同的编码效率,这样就把复杂度从编码端转移到了解码端,为低复杂度编码器的出现提供了理论依据。但是现有分布式视频编码系统的性能较之传统的帧间编码还有很大的差距,这正是阻碍分布式视频编码实用化进程的一个重要因素,因此如何缩小这个差距成为一个现实问题。Wyner证明分布式编码和信道码之间存在紧密的联系,分布式编码独立编码、联合解码要通过信道码来实现,因此采用的信道编码方法对整个系统的性能有很大的影响。本文随后研究了目前主流的基于Turbo码的分布式视频编码框架,并给出了我们自己实现的这种框架的实验结果,从中可以看出,目前的分布式视频编码技术虽然比H.263帧内编码效率要高,但距帧间编码的效率还有4-6db的差距。为了缩短这种差距,本文提出了一种基于LDPC码的分布式视频编码的框架,同时根据分布式编码的码率分配特点,对LDPC码进行改进,对LDPC编码生成的校正子输入到累加器中进行迭代累加,解码时根据接收到的累加校正子自适应的修改Tanner图,这样就具有了码率自适应的特点。另外,为了确定对系统性能影响很大的两个关键参数——码长和度分布的值,本文进行了一系列的实验,最终确定采用码长为6336的非规则LDPC码。实验结果表明,本文提出的方案与主流的基于Turbo码的分布式视频编码方案相比较,在编码效率上有很大的提高,对Foreman序列,PSNR最多可以提高1.4db,对Bus序列,PSNR最多可以提高1.5db。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 混合视频编码技术
• 1.3 分布式视频编码技术
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 分布式视频编码原理及框架
• 2.1 引言
• 2.2 分布式编码的信息论基础
• 2.2.1 Slepian-Wolf 理论
• 2.2.2 实用的Slepian-Wolf 编码
• 2.2.3 Wyner-ziv 理论
• 2.2.4 实用的Wyner-ziv 视频编码技术
• 2.3 分布式视频编码系统框架
• 2.3.1 Wyner-ziv 视频编码框架
• 2.3.2 Side information 生成算法
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于Turbo码的分布式视频编码技术
• 3.1 引言
• 3.2 Turbo 码
• 3.2.1 Turbo 码编码器
• 3.2.2 Turbo 码译码器
• 3.3 基于Turbo 码的Wyner-ziv 视频编码技术
• 3.3.1 基于Turbo 码的Wyner-ziv 编码器
• 3.3.2 实现码率自适应的删余Turbo 码
• 3.3.3 基于Turbo 码的Wyner-ziv 解码器
• 3.4 实验结果分析及评估
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于LDPCA码的Wyner-ziv视频编码技术
• 4.1 引言
• 4.2 LDPC 码
• 4.2.1 LDPC 码定义及表示
• 4.2.2 LDPC 码编码器
• 4.2.3 LDPC 码译码器
• 4.3 基于LDPCA 码的Wyner-ziv 视频编码框架设计
• 4.3.1 位平面编码
• 4.3.2 码率自适应的LDPCA 码
• 4.3.3 渐进边生长的Tanner 图构造算法
• 4.3.4 基于LDPCA 的Wyner-ziv 编解码器
• 4.4 实验结果分析及评估
• 4.4.1 编码块长度对实验结果的影响
• 4.4.2 度分布对实验结果的影响
• 4.4.3 提出的系统和基于Turbo 码的系统性能对比
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢