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随着数字化时代的到来,人们越来越迫切地需要从各种传输媒体中自由地读取数字音频、视频等信息,这使得图像压缩编码研究成为一个越来越活跃的领域。
离散余弦变换(DCT)自被提出以来,由于其良好的去除数据相关性的能力和运算复杂度较低的特点,已被采纳为图像编码和视频编码标准的主要变换,基于分块的DCT变换在很多图像和视频编码标准如JPEG、H.26x、MPEG-x中得到了广泛的应用。但采用这种基于块的DCT变换和量化进行压缩,容易使解码图像在块边界产生干扰视觉的不连续性,尤其在低码率下,易形成较为明显的块效应。为了改善低码率下压缩图像的块效应问题,H.S.Malvar等在DCT的基础上提出了交叠正交变换。由于能够充分利用相邻块之间的相关性,所以交叠正交变换能够有效地减少块效应,其在以往的应用中多用于信号处理、静止图像压缩编码领域。
本文主要对交叠正交变换在静止图像和视频压缩编码中的应用进行了研究。本文分析了图像压缩编码过程中块效应的产生原因,介绍了一种传统交叠正交变换的基本原理,对其消除块效应的原理、基本特性及其快速算法进行了理论分析,并对静止图像进行了实验仿真,通过实验结果和性能的比较验证了交叠正交变换能有效改善图像的块效应现象。然后,本文通过分析由时间域预滤波和后置滤波实现的交叠变换(TDLT),结合视频编码的系统结构,提出并实现了一种基于TDLT的去块效应视频混合编码方案,并讨论了实现这一方案的框架结构和交叠模式选择等关键技术问题,最后进行了对比实验,通过实验结果表明:该方案在提供相当的编码性能基础上,能有效地改善视频图像的块效应现象。
本文共分为四章,第一章简要介绍了图像压缩编码所涉及的理论基础知识;第二章介绍了一些常用图像和视频编码标准的概况,并重点分析了H.263标准的基本编码算法;第三章介绍了传统交叠正交变换的基本原理,并给出了其对静止图像处理的实验结果及讨论;第四章详细介绍本文提出的基于TDLT的去块效应视频混合编码方案的结构及其实现,并给出了实验结果及讨论。