[发明专利]一种基于小波变换的极低码率视频压缩编码方法

说明书

技术领域：

本发明涉及无线通信领域的一种信源压缩编码方法，主要是涉及到一种基于小波变换的极低码率视频压缩编码方法，该方法主要是适用于在卫星抗干扰环境下进行极低码率视频信息的有效传输，属于无线通信技术领域。

背景技术：

无线信道中存在着各种干扰和噪声，卫星信道环境更恶劣，对于视频信号的影响极大，并且在无线信道中传输视频信号要求编码方案具有很高的压缩比，如何利用无线信道来传送视频信号成为人们研究的重点。在卫星通信系统中，为应对极强的电磁干扰，极低码率编码技术可以保证在一定质量的前提下使得信息传输的速率尽可能的低，从而节省带宽，提高效率，保证最低限度通信。

在低速率视频编码方法的标准主要是H.263、H.264（MPEG4）以及正在研究的中国标准AVS(陈康力,王绍霖.极低码率下运动图像的压缩.中国图像图形学报,Vol.5(A),No.7,July2000.)。一项标准往往是几项技术的联合使用来完成的。甚低比特率的压缩编码主要包括H.263和MPEG-4标准的主要内容。目前实际中应用最广的通信信道是低比特率信道(very low bit rate≤64Kbits/s)，如PSTN的信道带宽为64Kbits/s（苏洁,曹忠升,冯玉才.甚低码率视频编码[J].计算机研究与发展,1998,(04).），而无线信道的带宽往往只有几Kbit/s。最近的H.263、MPEG-4编码标准就是适应于低码率的编码标准。H.263是最早用于低码率视频编码的ITU-T标准，它是以ITU-T制定的H.261标准为基础，以混合编码为核心技术，按照分层的形式组织码流。其中，H.263采用了双线性内插的方法来实现半像素精度的运动估计。它具有无限制运动矢量模式，基于句法的算术编码模式，高级预测模式，PB帧模式等四种协商附加的编码选项，从而进一步提高了编码效率。（王大鸣,黄慧群,郭建新.甚低速视频编码中PB帧技术的研究.信号处理,Vol.19,No.3,2003.）但它依旧保留了传统进行帧间编码和帧间预测编码的DCT变换方式，因此在极低码率时仍有块的痕迹。H.263主要采用块运动补偿离散余弦变换，混合编码，多种可选模式等技术。在低码率系统中，图像运动通常幅度较小，方式简单。一种基于自适应判断的改进方法，在H.263标准上的改进算法。MPEG-4对低码率编码有更大的促进，码率具有宽范围适应性(5k-10Mbit/s)，强调了低码率(5-64kb/s)的编码标准，同时对H.263标准的内容进行了兼容扩展，在继承之前标准技术的基础上也涉及到小波变换，运动补偿等技术。

基于三维小波变换的视频编码是二维空间小波图像压缩向三维视频空间的简单推广（胡义和,余思乐.基于小波变换的极低码率视频编码技术.电视技术,NO.210,Dec.1999.）。目前出现的基于小波变换的视频压缩算法主要可以分为以下四种不同类型：

（1）含运动补偿的三维小波视频编码(MC-3DMC)

（2）基于变换域运动补偿的小波视频编码(DWT-MC)

（3）基于空域运动补偿的小波视频编码(MC-DWT)

（4）基于三维小波变换的嵌入式视频编码（3D-DWT）

小波变换最初有两个方向：一种是小波变换与运动补偿相结合，这种情况下又可以分几种情况：可以先利用运动补偿消除时间冗余，然后利用小波变换消除空间冗余；也可以先利用小波变换消除空间冗余，再对变换帧进行运动补偿消除时间冗余。另一个方向是对时间和空间域都进行小波变换，鉴于小波变换的可伸缩性，适于渐进性视频传输和网络带宽有波动的情况。