分布式多視點(diǎn)視頻編碼在應(yīng)急通信中的應(yīng)用

王斌

摘 要 多視點(diǎn)視頻通過多個(gè)視點(diǎn)的視頻數(shù)據(jù)滿足用戶從多個(gè)角度選擇和操作視聽對(duì)象，提供了場(chǎng)景漫游的交互能力。使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)技術(shù)消除視頻序列時(shí)間方向的冗余，同時(shí)利用視差補(bǔ)償預(yù)測(cè)技術(shù)進(jìn)一步去除各個(gè)視點(diǎn)空間方向的冗余來提高多視點(diǎn)視頻的壓縮效率。這種方式符合應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的供需匹配。

關(guān)鍵詞 MVC 多點(diǎn)視頻 壓縮率 應(yīng)急通信

中圖分類號(hào)：TN919 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1引入

應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)之一就是單通道傳輸速率低，多通道并行傳輸可實(shí)現(xiàn)一定的應(yīng)急作用。近年來，隨著多視點(diǎn)視頻的應(yīng)用越來越廣泛，多視點(diǎn)視頻編碼（MVC）成為了視頻技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，該技術(shù)使用編碼端的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)技術(shù)和視差補(bǔ)償預(yù)測(cè)技術(shù)消除時(shí)間和空間方向上的冗余來達(dá)到壓縮的目的。

2設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1視頻編碼

2.1.1編碼框架

一個(gè)典型的多視點(diǎn)視頻系統(tǒng)的架構(gòu)框圖如圖1所示。對(duì)于其中的任意一幀，與其相關(guān)性最強(qiáng)的幀是時(shí)域上前后相隔、空域上相鄰的視頻幀，隨著時(shí)間軸的延伸和空間距離的增加，相關(guān)性逐漸降低。本文主要以視頻幀時(shí)域上相隔的三幀、空域上相鄰的三幀作為基本相關(guān)性壓縮單元圖1（b），從全局角度研究DMVC關(guān)鍵技術(shù)，包括：分布式對(duì)稱多終端信源編碼系統(tǒng)研究、基于對(duì)稱多終端信源編碼的DMVC系統(tǒng)研究、基于特征點(diǎn)匹配的視點(diǎn)間邊信息重建研究以及基于正則化約束的最優(yōu)重建函數(shù)研究。

2.1.2編碼匹配

應(yīng)急通信系統(tǒng)中可加入的使用節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)容量小、攝像頭內(nèi)外參數(shù)未知、各攝像頭間參數(shù)不一致等影響因素。因此以視點(diǎn)內(nèi)碼率平穩(wěn)、視點(diǎn)間碼率均衡為約束條件，研究分布式多視點(diǎn)視頻編碼的各個(gè)核心環(huán)節(jié)。

在多終端信源編碼研究中，擬以信源分割技術(shù)及Rateless信道碼為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)分布式信源編碼中各信源傳輸碼率的均衡和同步解碼。基于對(duì)稱多信源編碼模型和分層迭代模型的時(shí)空域碼率均衡DMVC系統(tǒng)，從時(shí)域、空域相關(guān)性來挖掘視頻幀的相關(guān)性。

2.2信道編碼

選用了基于信源分割和Rateless信道碼的對(duì)稱多終端信源編碼。要實(shí)現(xiàn)碼率極限平面上任意工作點(diǎn)可達(dá)，在對(duì)各信源進(jìn)行編碼時(shí)就需要采用混合編碼方式。本文擬采用信源分割方法，對(duì)信源中分割后的不同信息分別采用傳統(tǒng)方法編碼和DSC編碼。

同時(shí)，信道碼是Slepian-Wolf編碼器的關(guān)鍵元素之一。上述信源的靈活分割要求信道碼能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)任意長(zhǎng)碼字的編碼，而虛擬信道的相關(guān)性的動(dòng)態(tài)變化也要求信道碼能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)任意長(zhǎng)度碼字的解碼。本文擬采用Rateless信道碼來解決上述問題。

系統(tǒng)工作流程圖如下：

前期研究中，研究了基于迭代解碼的可伸縮分布式視頻編碼系統(tǒng)，將傳統(tǒng)視頻壓縮方式和DVC壓縮相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的可伸縮性，并提高了系統(tǒng)總體壓縮性能，同時(shí)在大GOP情況下比傳統(tǒng)的編碼方式有了很大的性能提升。工作中我們對(duì)單視點(diǎn)分布式視頻編碼的邊信息優(yōu)化做了較多的研究，分別從提高運(yùn)動(dòng)估計(jì)精度、優(yōu)化運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償內(nèi)插、最優(yōu)搜索模式等方面研究提升邊信息質(zhì)量的工作。

3結(jié)語

本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于應(yīng)急通信弱聯(lián)網(wǎng)的多點(diǎn)視頻分布編碼應(yīng)用，提出了一種MVC瓶頸的可能性，把兩種看似矛盾的技術(shù)相結(jié)合，具有一定的參考意義。

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