基于超分辨率重建的视频图像压缩方法的研究 第2页
中文摘要
摘 要
每一个多媒体技术的使用者都期望从接收端得到清晰的良好的视频图像视觉
质量，但是由于信道容量的局限，图像或视频序列通常都会被降质，从而以低分
辨率进行传输和存储，这样就导致了最终视频图像视觉质量的退化。本论文的工
作是研究基于超分辨率重建技术的视频图像压缩方法。
在本文中，分析、设计并实现了一个基于超分辨率重建技术的视频图像压缩
算法的框架，将超分辨率重建技术引入到视频压缩里。其核心思想是：在编码端，
对原始高分辨率图像序列(HR)进行降采样，对得到的降质的低分辨率图像序列
(LR)进行压缩；在解码端，对解压缩后的低分辨率图像序列进行超分辨率重建，
得到高分辨率图像序列。在编码端，对每帧图像进行的区域分割，除了用于指导
降采样过程，还将分割信息传输到解码端用于指导超分辨率重建技术过程。
论文对基于超分辨率重建技术的视频图像压缩算法的关键技术如图像降采样
方法和图像超分辨率重建方法方法的研究主要包括：(1)图像降采样方法。对原
始高分辨率图像序列的每帧图像进行降采样，采用基于区域分割的方法，首先将
每帧图像进行区域分割(分割成三类块：运动块、无运动平滑块和无运动纹理块)，
运动块和无运动块的分割采用基于运动性的分割方法，无运动平滑块和无运动纹
理块的分割采用开明算子的分割方法。然后对不同的分割区域进行不同的降采样
方法。(2)图像超分辨率重建方法。根据不同的分割区域采用不同的超分辨率重
建方法，平滑块采用简单的插值技术；运动块采用基于图像配准的超分辨重建方
法；纹理块采用AMR(Artificial M0tion Reconstruction)的超分辨率重建方法。
实验表明本算法有效可行，在基本保证图像恢复质量的同时有效地提高了压缩比。
关键词：视频图像压缩；超分辨率重建；区域分割；降采样
英文摘要
Research of Video Compression Based on Super-Resolution
Ab stract
This thesis focus on video compression based on super-resolution．Every user of
multimedia technology expects good image and video quality from the receiver
Unfortunately,due to factors like channel capabilities’S limitation，video sequences are
often down-sampled，transmitted or stored at low bitrates，resulting in a degradation of
their final visual quality
In this paper,fl framwork is proposed for intentionally introducing down-sampled
high resolution(HR)image sequences before compression，and then utilizing super
resolution(SR)techniques for generating an HR video sequence at the decoder
Segmentation is performed at the encoder on an image or group of images，which is
used to guide the down-sampling process．It is also encoded and sent to the decoder as
side information in order to guide the SR process．
Some algorithms about down—·sampling and compressed image super--resolution are
proposed in this paper．(1)Down—sampling．The method of region segmentation is used
for guiding the process of down-sampling hi曲resolution(HR)image sequences．Firstly,
each flame is segmented into three kinds of blocks(motion blocks，no motion and flat
blocks，no motion and textured blocks)，which used a kind of motion measurement(MM)
to segment the motion blocks and no motion blocks，and used canny operator to
segment flat blocks and textured blocks．Secondly,there are three down-sampling
means according to the different segmenting regions．(2)Compressed image super
resolution．Different compressed image super-resolution methods are exploited accordin-
g to different segmented regions，which used interpolation technology for flat blocks，
used super-resolution technology based on image registration for motion blocks，and
used AMR technology for textured blocks．The experimental results validate the
usefulness of the proposed method，improving compression ratio efficiently on the
premise of high decoding flame quality．
Key Words：Video Compression；Super-Resolution Reconstruction；Region
Segmentation；Down-sampling
目 录
目 录
第1章绪论……………………………………………………………………………．1
1．1数字图像压缩的必要性与可行性……………………………………………l
1．1．1数字图像压缩的必要性………………………………………………．1
1．1．2数字图像压缩的可行性………………………………………………．2
1．2超分辨率重建技术用于视频图像压缩的可行性……………………………4
1．3图像质量评价方法……………………………………………………………4
1．4本文主要工作…………………………………………………………………6
1．5本文组织结构…………………………………………………………………7
第2章视频图像压缩技术及超分辨率重建技术的概要……………………………．8
2．1视频图像压缩国际标准………………………………………………………8
2．2 MPEG-2标准压缩技术………………………………………………………11
2．2．1 MPEG．2视频流层结构………………………………………………．．11
2．2-2 MPEG．2帧内帧问编码结构…………………………………………．1 5
2．2．3 MPEG一2视频编码方式………………………………………………．1 8
2．3图像超分辨率重建技术概述………………………………………………．．23
2．3．1多帧图像超分辨率重建技术…………………………………………23
2．3．2超分辨率重建中的图像配准技术……………………………………27
2．3．3图像超分辨率重建技术发展趋势……………………………………28
第3章算法整体框架的设计…………………………………………………………30
3．1整体框架的设计需求…………………………………………………………30
3．2算法整体框架的设计………………………………………………………．．30
3．3算法整体框架的实现流程……………．……………………………………．31
3．4区域分割的重要性．．1．I．………………………………………………………34
第4章基于区域分割的降采样技术…………………………………………………35
4．1引言…………………………………………………………………………．．35
4．2宏块分割……………………………………………………………………．．36
4．2．1运动块及无运动块的分割……………………………………………36
4．2．2无运动纹理块及无运动平滑块的分割………………………………40
4．3不同分割区域下的降采样方法………………………………………………43
4．3．1无运动平滑块的降采样方法…………………………………………44
‘4．3．2运动块的降采样方法…………………………………………………45
目 录
4．3．3无运动纹理区域的降采样方法………………………………………45
4．4本章小结……………………………………………………………………．．．46
第5章视频压缩中的超分辨率重建技术……………………………………………47
5．1引言………………………………………………|．．…………………………．47
5．2基于区域分割的超分辨率重建技术………………………………………．．47
5．2．1无运动平滑块超分辨率重建方法……………………………………48
5．2．2运动块的超分辨率重建方法…………………………………………48
5．2_3无运动的纹理块的超分辨率重建方法………………………………50
5-3本章小结……………………………………………………………………．．51
第6章实验结果与分析………………………………………………………………52
6．1程序流图……………………………………………………………………．．52
6．2基于区域分割降采样………………………………………………………．．54
6_3视频压缩……………………………………………………………………．．57
6．4试验结果分析………………………………………………………………．．64
第7章总结与展望…………………………．………………………………………．．69
参考文献……………………………………………………………………………71
致 谢………………………………………………………………………………．．76
研究生履历……………………………………………………………………………．534
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