基于小波變換的視頻圖像壓縮算法研究
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(2)基于HVS的閾值量化：本文采用的量化方法是利用視覺門限曲線與小波系數(shù)的關(guān)系來構(gòu)造單位小波變換系數(shù)的量化矩陣。空間變換小波是雙正交D 9／7濾波器組，文獻(xiàn)中給出圖像壓縮中最佳小波基D 9／7閾值量化因子矩陣，以該矩陣為基礎(chǔ)推斷三維小波變換系數(shù)的量化矩陣。當(dāng)視頻圖像序列中物體的運(yùn)動變化很快時(shí)，在三維小波變換系數(shù)時(shí)間軸上的高頻子帶中會產(chǎn)生較大的系數(shù)值，其量化后的數(shù)值依然很大，所以采用如下量化方法。在量化中設(shè)立一個(gè)閾值T，以小波分解系數(shù)的均方誤差作為判斷準(zhǔn)則，設(shè)量化矩陣為Q，對系數(shù)按照下式量化：本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/202703.htm
其中R為量化步長。具體過程為：設(shè)PD是1個(gè)比特位，當(dāng)M≤TPD=1時(shí)，輸出碼流中輸出一位PD=0，則解碼器以量化矩陣Q對輸入碼流進(jìn)行反量化；當(dāng)M>T時(shí)，輸出碼流中輸出PD=1，然后輸出量化步長R，用2個(gè)字節(jié)來表示，則解碼器以量化矩陣Q(1+R)對輸入碼流進(jìn)行反量化。
(3)熵編碼：量化后的每個(gè)子帶被進(jìn)一步分成固定大小的塊，并對每個(gè)子塊采用位平面技術(shù)分別進(jìn)行熵編碼。嵌入式位平面編碼器按照位平面從最高有效位N一1～0降序地進(jìn)行編碼，因此在截取壓縮碼流時(shí)，先保證所有系數(shù)的最高有效位平面的優(yōu)先傳輸，保證碼流的解碼質(zhì)量。在每個(gè)編碼之后都同時(shí)記錄當(dāng)前編碼的碼率R和對應(yīng)的失真D，得到的率失真曲線將用于后面的碼流組裝。
(4)碼流組裝：在所有的系數(shù)塊完成編碼后，根據(jù)最小化全局失真的原則用碼流組裝對各個(gè)塊的碼流進(jìn)行碼率分配。原始的碼率控制方法采用全局最優(yōu)的碼率控制，會導(dǎo)致幀方向上質(zhì)量的顫抖。本文結(jié)合率失真優(yōu)化和幀方向上質(zhì)量平穩(wěn)2方面的要求，沿幀方向上采用新的碼率分配方法，同時(shí)在沿水平和垂直方向上保持了率失真優(yōu)化的方法。即對于同一時(shí)間軸小波子帶的分塊都采用同一斜率來選取截?cái)帱c(diǎn)；對于不同時(shí)間軸小波子帶的分塊，按照不同的斜率來截?cái)嘁哉{(diào)整時(shí)間軸方向的穩(wěn)定性?？梢愿鶕?jù)式(2)的失真比例條件來調(diào)整截?cái)帱c(diǎn)的斜率。
在中高碼率環(huán)境下，各時(shí)間軸子帶的衰減系數(shù)βn近似相等，因此可以簡單的依照下等式通過控制各時(shí)間軸子帶的率失真斜率來控制失真的比例。
此處δi為等式(2)給出的理論失真值，m為時(shí)間軸的小波子帶個(gè)數(shù)。
前面的熵編碼過程中已經(jīng)計(jì)算并保存了每個(gè)塊的率失真曲線。為了使先傳輸?shù)拇a率對信息失真度的降低最快，需要保證率失真的凸性，因此按照文獻(xiàn)中方法對每個(gè)塊的率失真曲線采取凸包絡(luò)處理。每個(gè)塊的失真根據(jù)所處的小波子帶乘上一個(gè)能量權(quán)重，以利用小波域的失真估計(jì)圖像空域的失真：
此處w表示提升型小波合成濾波器帶來的能量增益。對于雙正交D9／7濾波器，低通增益wL=1．299，高通增益為wH=0．787。在三維方向上共經(jīng)過n個(gè)低通和m個(gè)高通提升型濾波器的小波子帶，能量增益為各層增益的乘積叫=wnLwmH。
對所有的塊的率失真曲線，找出聯(lián)合最優(yōu)的率失真斜率點(diǎn)，并將碼流在該點(diǎn)截?cái)啵缓髮⑺袎K中在同一斜率切點(diǎn)截?cái)嗟玫降拇a流片斷組合成最終的壓縮碼流。最優(yōu)斜率能夠得出最接近目標(biāo)碼率的公共斜率，每個(gè)系數(shù)塊的截?cái)啻a率長度也作為頭信息記錄在壓縮碼流中，作為對壓縮碼流隨機(jī)解碼時(shí)的索引。
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