[01351539]彩色视频的四维矩阵表示模型及其变换压缩编码器

简要技术说明：(1)四维矩阵模型的建立彩色视频的四维矩阵表示模型是把运动图像的RGB三基色以及运动图像的时间维度统筹考虑，将运动图像的全部信息用一个模型来表达，在去除冗余的过程中统筹考虑运动图像在空间结构上及各分量之间所存在的冗余信息。提出了四维矩阵模型：四维矩阵的定义及运算规则，基于四维矩阵的离散余弦变换的定义；(2)彩色视频的四维矩阵DCT变换压缩编码彩色视频的大部分冗余信息是由帧间编码消除的。传统的结构中，帧间编码就是基于运动补偿的预测。基于四维矩阵模型的压缩算法把图像序列作为一个整体，帧内的两维信号加上彩色图像的三基色帧以及一维的时间信号，构成彩色视频四维矩阵模型。(3)基于WDCT变换频谱选择式分层编码技术路线●运动图像序列的四维子阵分割，彩色图像的四维矩阵表示●对视频矩阵作四维矩阵DCT正变换●对DCT变换系数进行量化●对量化后DCT变换系数分层：基本层、增强层1、增强层2●对基本层、增强层1、增强层2分别进行变换编码和矢量量化编码●数据复用(4)彩色视频四维矩阵DCT频谱选择式分层解码的研究过程及技术路线●对接收到的数据进行解复用●对解复用后的分层数据分别进行反变换解码●反量化●对反量化的系数作四维矩阵DCT逆变换●视频子阵的合成，输出视频序列(5)硬件实现技术路线该编码系统是采用PC机平台，通过PCI总线的编码卡实现编码器的功能，可同时实现4路音视频压缩，压缩比高，图像恢复质量高。网络上任意终端都可以通过IP地址或WEB服务器登陆方式访问该编码器，编码器相当于视频服务器。实现方案采用DSP芯片、FPGA相结合的方案。编码器同时兼容MPEG-1、MPEG-2标准，输入4路视频AV信号进行采集、压缩编码。应用前景：在WDCT变换编码中引入频谱选择式分层编码的概念，当网络通信网络带宽紧张时，只对基本层图像编码，由于基本层汇聚了图像的大部分能量，在接受端仍可以获得一般质量的图像；当网络不拥塞时，可同时对基本层和低增强层图像进行编码，可获得较高质量的恢复图像；当网络较空闲时，可同时对基本层、低增强层和高增强层图像进行编码，可获得高质量的恢复图像；因此WDCT变换频谱选择运动图像数据压缩编码适合当前通信发展的需求，使得图像通信可以得到更广泛的应用。彩色视频四维矩阵表示模型与四维矩阵变换编码技术作为网络视频通信的重要应用技术之一，将为LAN/WAN、远程视频监控、安防系统解决方案提供强有力的支持和可靠的保证，它将大大的提高通信线路的利用率，节省宝贵的线路带宽资源，是实现视频通信非常重要的传输技术。利用该技术开发出高效实用的视频传输设备无疑将有广阔的市场前景和巨大的经济、社会效益。随着我国网络的普及和国家信息基础设施建设的发展，多媒体视频业务必将成为网络通信的主流。节约现有通信资源的意识，提高通信线路的利用率是当前具有重大意义的课题。在视频和音频处理上运用FPGA、DSP，将成为具有经济实用的未来标准平台，这是因为它具有多种优点：可快速做出样机并验证，加速上市时间；紧随新标准快速演进步伐。因此，基于彩色图像四维矩阵DCT频谱选择式分层解码技术的实用化、产品化，可为运动图像的网络通信提供高效、实时、并可方便灵活多用及具有良好兼容性的硬件通信平台，可为网络的视频通信提供了一个高性能价格比的选择，大大提高了图像通信的质量，节省了宝贵的频带资源，必将带来良好的经济效益和社会效益。随着互联网的迅猛发展，其网络视频产品的需求量以每年20%的速度增长，2002年全世界各种网络视频编解码器销售额超过了100亿美元，然而，网络多媒体视频传输数据量呈现爆炸式增长，网络带宽已成为信息传输的“瓶颈”，高效的网络视频压缩编码器是解决“瓶颈”问题的有效方法之一。CCITT和ISO颁布了一系列的视频编码标准，如H.261.263、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等，为信息传输建立了一系列规则。目前国内外厂家生产的音、视频编码器，均是根据MPEG-1和MPEG-2标准开发的产品，大多可提供单信道1路视频，并由于线路利用率较低，造成产品的性能价格比也较低，传输效率也很低，早已不适应网络产业飞速发展的需要，因此急需开发能满足当前网络需求的网络音视频编码器。彩色图像多维表示模型与多维变换编码技术给视频压缩编码开辟了新的解决方法，该方法具有压缩比高，图像恢复效果好，适合于网络视频传输和数字多媒体硬盘录像等众多优点，尽快研制出基于彩色图像多维表示模型与多维变换编码技术的多路视频音频编码器，可以抢先占领市场，并开辟新的领域。彩色图像多维表示模型与多维变换编码技术可广泛应用于局域网，特别是电信、石油、电力、铁路等各类专业网络，实现数据高速传输和远程监控。还可应用于广播电视系统的视频传输与节目存档及其他各种图像传输和存储系统(如医院、教育、军事等领域)中，这些领域都是该产品的潜在的用户。网络视频编码器国内现有市场已达几十亿元人民币，预计到2008年北京奥运会，每年中国的网络视频编码器市场将增长迅速，增长速度将超过20%年增长率世界平均增长速度，市场潜力巨大。