低复杂低延迟的分布式视频编码研究

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随着无线网络和物联网的快速发展,许多新兴的视频服务应用,如无线视频传感器网络、低功耗的视频监控、移动数字摄像头等应用吸引了人们越来越多的兴趣和关注。在这些应用场合中,要求摄像头具有低功耗的特点,从而期望它的视频编码器能实现低计算复杂度和高效率的编码。为了解决上述应用中遇到的难题,分布式视频编码(又称为Wyner-Ziv视频编码)应运而生。  最早的分布式视频编码方案分别由斯坦福大学和伯克利大学的研究人员提出,前者被称为Stanford结构,后者被称为PRISM结构。现今,大多数先进的分布式视频编码方案以Stanford结构为基本框架。Stanford结构利用高效的信道码,如Turbo码或LDPC码,实现低复杂度而高效的编码;它的缺点在于高的解码复杂度和延迟——由信道码的反复迭代译码和编解码器之间多次的信息反馈引起的,这也导致了它在实际应用中遇到了困难。  在这篇论文中,我们提出了一种将块分类编码和基于模运算的残差计算方法(称为差分数据表示)相结合的分布式视频编码方案。该方案用简单的熵编码取代了复杂的信道编码,去除了多次迭代译码;同时,每解码一帧WZ图像只需要一次信息反馈,这两方面的改进降低了解码复杂度和延迟。  实验结果表明,与一些先进的分布式视频编码方案相比,对于低运动复杂度和中等运动复杂度的视频序列,我们的方案具有更优的率失真性能;更重要的是,它的解码复杂度降低至斯坦福结构的分布式视频编码方案的10%~1%。
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