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?？臻g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動變化很快時，在三維小波變換系數(shù)時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://butianyuan.cn/article/202703.htm
其中R為量化步長。具體過程為：設(shè)PD是1個比特位，當(dāng)M≤TPD=1時，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，輸出碼流中輸出PD=1，然后輸出量化步長R，用2個字節(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：量化后的每個子帶被進(jìn)一步分成固定大小的塊，并對每個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，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。在每個編碼之后都同時記錄當(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。即對于同一時間軸小波子帶的分塊都采用同一斜率來選取截斷點；對于不同時間軸小波子帶的分塊，按照不同的斜率來截斷以調(diào)整時間軸方向的穩(wěn)定性?？梢愿鶕?jù)式(2)的失真比例條件來調(diào)整截斷點的斜率。
在中高碼率環(huán)境下，各時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為時間軸的小波子帶個數(shù)。
前面的熵編碼過程中已經(jīng)計算并保存了每個塊的率失真曲線。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)中方法對每個塊的率失真曲線采取凸包絡(luò)處理。每個塊的失真根據(jù)所處的小波子帶乘上一個能量權(quán)重，以利用小波域的失真估計圖像空域的失真：
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個低通和m個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，并將碼流在該點截斷，然后將所有塊中在同一斜率切點截斷得到的碼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，每個系數(shù)塊的截斷碼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)解碼時的索引。
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