运动估计算法匹配准则研究

运动估计算法是视频编码技术的研究重点,高精度、高效率的匹配和补偿可以减少预测误差,提高视频压缩效果,因此块匹配的准确性是核心问题。对最小绝对误差MAD、最小均方误差MSE、归一化互相关函数NCCF、像素差值分类、子采样、VOD等匹配准则进行了理论介绍和实验分析,并提出了一种利用图像差值分布情况作为匹配准则的方法,即图像差值均方差DVAR匹配准则。实验结果表明,图像差值均方差匹配准则获得了比较高的编解码质量。最后展望了更符合人眼视觉系统(HVS)特性的匹配准则发展方向。

一种基于DCT系数分布特性的块匹配准则

视频编码通过运动估计消除时间冗余信息,块匹配方法是目前所有视频编码标准采用的运动估计方法.根据运动估计的残差图像的DCT变换后交流系数的统计分布规律,推导出了一种块匹配运动估计的匹配准则.这种匹配准则在对有亮度变化的帧进行运动估计时特别有效.实验结果表明该匹配准则可以取得比SAD匹配准则更好的效果.

一种优于SAD的匹配准则及其快速算法

本文根据运动估计后的残差图像DCT交流系数的统计分布规律,推导出了一种块匹配运动估计的匹配准则,并针对该匹配准则需要较多乘法运算的缺点,设计了快速算法以减少计算量。实验结果表明对有亮度变化的帧,该匹配准则可以取得比SAD匹配准则更好的图像质量,同时快速算法可以减少约80%的乘法计算量。

一种有效的匹配准则及块匹配算法

运动估计和补偿预测编码是视频编码标准中的一项关键技术,其核心问题在于块匹配的准确性。因此,寻找一种合理有效的块匹配准则是很必要的。传统的匹配准则是SAD,但该准则不能完全保证在满足SAD最小的情况下获得较低的编码比特率。因此,本文提出了一种改进的SAD匹配准则,提高了匹配的精确性和准确性,更加能够表示块的相似程度,并给出了基于准则的块匹配算法。结合H.264/AVC视频编码标准的参考软件jm10.1,本文对运动估计部分采用了新的匹配准则,并进行了仿真测试。实验结果表明,在视频预测编码中,本文提出的块匹配准则可以更好地保证视频质量,提高压缩编码性能,而编码复杂性增加相对不大。

基于改进置信度函数及匹配准则的图像修复算法

传统基于纹理合成的图像修复算法,其置信度值会随着修复过程的进行迅速衰减并趋近于0,这会导致优先权计算结果不可靠,产生错误的引导修复方向.除此之外,传统方法通常采用最小绝对差平方和(SSD)准则来寻找最优匹配块,匹配准则单一,精度有限,容易产生误匹配.为解决上述问题,提出一种新的置信度更新函数,以抑制置信度衰减过快的现象,提高引导修复方向的准确性;同时引入Census变换匹配准则,将其与传统SSD匹配准则相结合,以提高匹配精度.实验仿真结果表明,本文算法鲁棒性较高且引导方向准确,对于复杂的结构图像仍然能够获得理想的修复效果.

约束条件帧间差值运动估值匹配准则

运动估值是视频压缩编码的核心。针对块匹配算法中广泛采用的ＭＡＤ准则的不足，提出了一种约束条件帧间差值运动估值匹配准则，通过理论分析和实验比较，证实了新匹配准则的优越性。

一种改进的块匹配准则

块匹配算法是视频图像编码的核心技术。通过块匹配算法得到当前块和匹配块之间的残差和运动矢量,并对它们进行编码,从而大大提高了编码效率。在分析常用块匹配准则的基础上,提出一种改进的准则用于视频编码中的运动估计。相对于原始像素灰度值计算均方误差,同时在该准则中加入了一个反映灰度值变化符号的惩罚项。仿真实验表明该准则是有效的。

基于改进样本块匹配准则的数字图像修复方法

为解决以往数字图像修复方法存在的对图像潜在亮度敏感度高,修复后的图像存在变形差异的问题,提出基于改进样板块匹配准则的数字图像修复方法.采用Criminisi算法更好完成样板块配准,获取最佳目标匹配块;采用基于IG-GN算法的图像修复方法利用最佳目标匹配块,通过最小化ZNSSD相关准则实现数字图像修复,且修复过程可显著降低图像块之间的差异,保证图像块之间的纹理及结构特征.实验得到:该方法修复后的数字图像没有明显模糊区域和边界纹路,使修复后的图像更接近原图或者达到原图,修复效果好.

机炉压降规范及主蒸汽管道匹配准则的讨论

在综述火电厂机炉蒸汽初参数匹配规范现状和实践的基础上,讨论了机炉压降与主蒸汽管道压降两者涵义的差异,并借助简化的主蒸汽管道阻力计算方程,提出了与机炉压降相匹配的主蒸汽管道管径尺寸或流速核算准则.

一种用于块运动估计的匹配准则函数——块特征匹配函数

本文提出了一种新的块运动估计匹配准则函数——块特征匹配(BFM)函数,可以用于视频压缩的一些国际标准,如H.261,H.263,MPEG1,MPEG2,HDTV的编解码器中。在这些视频压缩国际标准中视频系统编码器的复杂性最主要取决于运动估计算法。实时的块匹配运动估计的VLSI实现需要考虑以下几个方面:在给定搜索域内运动搜索的复杂度;每次块匹配运算的匹配计算复杂度;每次块匹配运算需要从帧存读取到运动估计处理器的数据量大小;实时硬件实现的适用性.仿真表明BFM算法非常简单有效,可以大大降低相应的块匹配计算复杂度、匹配运算时数据传输时间.BFM函数便于并行实现,从而可以有效地缩短视频编码器的编码时间。本文还详细地给出了BFM函数与其它常用匹配准则函数的比较结果.

一种基于稳健匹配准则的视频文本跟踪方法

本文首先根据文本中各个字符的颜色相似的特性,确定已知文本块的文本的颜色,利用文本的颜色信息二值化文本图像以得到文本块中的字符数、字符的尺寸和间距;其次,根据视频图像的大小和视频的播放速度确定搜索窗口的大小,并利用文本的运动信息来预测搜索窗口的位置;第三,根据在相邻两帧中具有相同内容文本的颜色相似的特性,提出了一个可以解决脉冲噪声和部分缺损或遮挡问题的稳健匹配准则来跟踪文本块;最后,确定跟踪输出的文本的颜色、尺寸和运动方式。本文方法可以很好地跟踪平移、缩小或放大、旋转、淡入淡出和部分被遮挡的水平或倾斜排列的文本,并且可以记录文本平移、旋转和缩放的速度。

基于马尔科夫随机场匹配准则的Criminisi修复算法

传统的基于样本的修复算法在修复数字图像时精度较低,提出了一种基于马尔科夫随机场(Markov random field,MRF)匹配准则的Criminisi数字图像修复算法。该算法以马尔科夫随机场替代欧氏距离匹配准则,在寻找最佳匹配块前首先通过马尔科夫随机场对图像纹理建模,然后计算图像全局能量对待修复像素块进行估值,最后寻找最佳匹配块以达到全局最优。实验结果表明,该算法对数字图像的修复有了很大改善,纹理误匹配率下降,修复精度得到明显提高。

一种改进的运动估值块匹配准则

基于块运动模型提出了一种改进的SAD匹配准则——约束条件求和绝对差匹配准则。该准则能够自适应确定门限值,且对具有相同最小风险的多个不同位移的像素点,可以准确判定出当前块的最佳匹配点。通过实验对其实时性进行了验证。

稀疏统计二次Renyi熵的运动估计匹配准则

运动估计是视频编码技术的核心,通过对运动估计基本原理的分析可知匹配准则是运动估计的关键环节。针对传统匹配准则描述块匹配精度不高,导致信息冗余较多的不足,提出一种稀疏统计二次Renyi熵的运动估计匹配准则。该匹配准则在计算Renyi熵时,引入了统计直方图,采用统计的方式计算概率密度函数,并结合基于梯度的图像质量评价和运动矢量中心偏离特性,对直方图的统计区间进行稀疏化。实验结果表明,该匹配准则简化了Renyi熵概率密度函数的计算,通过统计区间的稀疏化减少了80%以上的乘法运算量,对运动剧烈的视频序列能够得到优于传统绝对误差和函数的峰值信噪比,取得更好的图像质量。

基于改进样本块匹配准则的图像修复

基于样本块的图像修复方法是图像修复中常用的方法,有修复速度快,处理效果好,尤其可以处理大面积破损区域的图像等优点。基于样本块的图像修复方法在进行修复时,置信度项逐渐衰减为零,使得优先权计算的准确性明显降低,导致后期样本块的修复顺序发生较大的误差,产生图像局部模糊等情况。针对以上问题,本文引入引导因子和改用L1距离作为新的匹配准则。根据实验处理结果,本文改进的图像修复方法具有更佳的视觉效果和更强的鲁棒性,缩短了修复所用时间,取得了较好的修复效果。

用于运动估计的对角线匹配准则与硬件实现

根据运动估计块匹配原理提出对角线匹配准则,该算法相较于运动估计中常用的SAD、MSE和MAD匹配,在大幅减少计算量的同时,运动估计质量只有很少的下降。该匹配算法可应用于各种搜索策略,并且都有良好的效果。根据算法设计硬件结构,还有一种用于该结构的双斜光栅扫描方式和相关的可复用资料的交叉寄存器组结构,可充分利用运动估计中交叠的数据。该结构通过FPGA验证,当频率为240MHz时4个运动估计电路并行工作就可以完全满足解析度为1280x720@30fps的实时性要求。

基于系统论匹配准则的尺度不变特征变换的图像自动拼接研究

基于特征点的图像拼接不仅不易受光照、旋转等因素影响,而且还有利于提高速度,是目前图像拼接的主流方向。尺度不变特征变换(SIFT)是目前比较成熟的一种角点检测算法,但是其特征点匹配问题仍然没有得到很好的解决。从系统相似的角度出发,提出了基于系统相似论的匹配准则,并将新匹配准则与传统的匹配准则进行了对比,指出了传统匹配准则存在的问题,测试了新准则匹配的精度和速度,分析了新准则能够取得更高精度的原因,并据新准则成功地检测了待拼接图像中的匹配角点,然后用改进的样本一致性算法计算出仿射变换的投影矩阵,并用Levenberg-Marquardt(L-M)算法对其求精,最终实现了图像的自动拼接。最后给出了全景相机图像的拼接结果,并对新的匹配准则给出了进一步的分析讨论。

用于运动位移估值的新匹配准则

在视频编码中，位移估值是编码速度的瓶颈。除了研究快速搜索算法外，匹配准则也是研究的热点。为了提高运动位移矢量的精度，减少估值用的运算量，利用人眼对物体边缘运动较敏感的特性，提出了一种新匹配准则——边缘像素点分类准则。在Ｓｏｂｅｌ边缘检测的基础上，对处于物体边缘位置的像素点根据其亮度值进行分类，一类为匹配点，另一类为不匹配点。将搜索区域内含边缘匹配点最多的子块判为匹配块。计算机模拟表明，利用边缘像素点分类准则进行位移估值得到的重建图像，质量比目前常用的平均绝对误差准则有显著改善，同时大大地减少了运算量。

基于层次分析法的重力匹配区域选择准则

重力辅助导航在数字重力图的不同区域,其匹配效果各不相同。为了评价数字重力图各区域的重力匹配效果,给路径规划提供可靠的依据,在对地球重力场的各种特征参数进行归一化处理并且分类统计分析的基础上,运用层次分析法将重力场的局部标准差、经度方向粗糙度、纬度方向粗糙度、经度方向坡度、相关系数进行组合,给出一种新的重力匹配区域选择准则,依据此准则将数字重力图划分为重力匹配的适配区和非适配区。在数字重力图上采用均方差(MAD)和平均绝对差(MSD)算法进行重力辅助导航的重力匹配仿真计算和比较,仿真结果表明,适配区域的匹配导航效果明显优于非适配区域,定位误差小于一个重力格网。

部分均方误差模型及运动估值误差匹配新准则

在运动图象压缩编码研究中，运动估值的误差匹配过程与运动搜索过程同等重要。普遍采用的ＭＡＤ准则并不适于噪声环境和小波变换域。ＭＳＥ、高阶累积量等匹配准则效果较好，但由于运算量大，特别是存在众多乘法操作，所以它们很少被应用到实际系统中。本文对匹配过程的优化作了较深入的研究，在对匹配误差绝对值的分布特性作的统计实验的基础上，提出了部分均方误差的新模型，并运用该模型对上述匹配准则进行优化。模型通过对误差特征空间的分割和特征值的提取，把以往对所有误差值的匹配运算映射为特征值的加权运算，使得原准则在保持其评价性能的同时降低了计算量。模拟实验表明了新模型的有效性。