分布式视频编码系统的实现

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由于传统视频编码如H.26x系列规范有较高的复杂性,使得在使用符合这类规范的视频压缩端进行视频压缩时往往需要有较高的资源占用率,故而不适用于使用智能手机进行视频压缩这种对于能耗以及计算能力限制比较严重的应用场景。所以基于Slepian-Wolf理论以及Wyner-Ziv理论,提出了分布式视频压缩的概念。在近几年中,该压缩方式的理论得到了一定程度的发展。本文的重点为在分布式视频编码的理论基础上,描述分布式视频编码的整体框架,讨论分布式视频编码过程中所应用到的关键技术,并对实际中所进行的分布式视频编码软件的接口与和一些具体实现步骤进行相应的介绍。在本文所描述的软件设计过程中,首先会根据分布式视频编码的信息论基础,即分布式视频编码所基于的Slepian-Wolf理论以及Wyner-Ziv理论,进行分布式视频编、解码整体的流程和结构规划。由于分布式视频编码的系统结构是非对称的,其编码器的结构相比较于传统视频编码系统的编码器要更为简单。它针对的是一系列有相关性的视频序列。它无需对不同视频序列之间或同一视频序列之内的有相关性的视频帧做出帧间预测编码,而是对于所有的相互独立视频序列做出独立地、不依赖于其它视频序列的编码。因此,它能够降低编码端的复杂度,同时降低其能源消耗。而在解码端,它根据多个视频序列编码后的信息生成边信息数据,并最终做出联合解码,恢复所有的视频序列。根据Slepian-Wolf理论,这样的独立编码-联合解码手段可以保证正确地将信息压缩并予以传输。本文之后描述了在软件实现中的关键部分,主要包括了编解码流程之中所采用的信道码(LDPC码),以及在解码端所需要的边信息所产生的方式,包括了多种利用运动估计和运动补偿手段产生边信息的方法。最后,本文给出了了分布式视频编码的软件具体设计部分。该软件(分布式视频压缩的编码库)被设计为基于Android平台的C共享库,并可以经由JNI (Java Native Interface)接口被Java语言所编写的应用程序所调用。该部分对于具体的编码器模块,如DCT、量化、边信息生成、信道码以及其它相关模块的设计进行了描述,并给出了最后的实验结果。
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