基于VQ的自适应视频压缩算法及FPGA实现

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图像压缩技术在多媒体技术领域中占有重要的位置。随着多媒体技术和网络的发展,人们对于图像压缩的要求也不断提高。图像分为静止图像和运动图像,运动图像又称为视频。本文提出了一种基于矢量量化的帧内帧间自适应视频压缩算法。将镜头切换或场景突变明显处设为参考帧,使帧间编码严格控制在帧间相关性强的同一组镜头或场景内,以达到自适应的目的。对于帧内编码,也就是静止图像编码,采用矢量量化与像素编码相结合的分类编码技术;帧间编码,即运动图像编码,借鉴运动估计中提取帧间差异的方法,在编码前通过图像块运动性测度将图像块初步分成静止块和运动块,对运动块进行分类编码,对静止块直接进行静止块大区域压缩,以此减少大量的运算成本和提高压缩比。在静止图像编码方面,首先利用旋转取反压缩原理将1024尺寸码书压缩为128尺寸,并设计了与之匹配的码字快速搜索算法,相较于典型的矢量量化算法减少了87.5%的存储空间和87.5%的输入带宽,而图像质量损失很小。其次,针对旋转压缩方法的缺点和平滑图像块的特点,设计了不包含平滑码字的128尺寸码书——NS128码书,和与之匹配的分类编码快速实现算法,大大提高图像的处理速度和视觉效果。在运动图像编码方面,针对运动估计的突出缺点提出了改进算法。首先设计了矢量量化和运动估计相结合的,动态提取运动区域并进行运动估计的帧内帧间自适应编码算法;然后在此算法之上继续改进,设计了基于矢量量化的自适应视频编码算法,并进行了硬件结构设计。该系统在提高计算速度的同时极大的减少了输入数据带宽,在提高压缩率的同时保持了图像的编码质量。通过不同层次的仿真和测试验证,本论文提出的基于矢量量化的视频编码算法的各关键部分的硬件电路设计完全可以满足对视频的实时编码传输,而且有着良好的编码效果。关键字:视频压缩;矢量量化;旋转取反压缩码书;分类编码;硬件实现
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