几种帧间压缩方法介绍

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4.4.3 帧间预测编码,对于序列图像，把几帧的图像存起来(大规模集成电路技术的发展) 使用帧间相关性进一步消除图像信号的冗余度，提高压缩比。,几种帧间压缩方法,1.,帧间预测,2.,条件补充法,3.,条件次取样法,4.,运动补偿,(Ymn),N,和(Ymn),N-1,变化很小,统计结果表明：,广播电视节目只有10%以内的像素有变化。,Y有2%的变化；,UV有千分之十以内的变化。,X,mn,-X,mn,=,e,mn,只传差值,时间相关，消除冗余,1.帧间预测，采用 DPCM,2.条件补充法,Mounts，Pease,等人提出条件像素补充法,规定：若帧间各对应像素的亮度差超过阈值，,则把这些像素存到缓存区中，并以恒定传输速,度传输，而阈值以下的像素则不传送，在接收,端中用上一帧相应的像素代替。,据统计，在可视电话中用条件补充法传送,的像素只占全部像素的6%左右。,3.条件次取样法,条件补充法和内插法相结合叫条件次,取样法。,具体做法：在时间轴采用次取样(两个,取一 个就是次取样)对于未取样的当前场的,某点可以采用隔场的四邻点亮度的均值，,作为该点亮度的预测值。,条件补充：S0=1/4(SA+SB+SC+SD)内,插预测值与实际值之差小于阈值后就不传。,4.运动补偿,近几年运动补偿技术(Motion,Compensation)十分活跃。在H.261，,MPEG标准编码中都用到这个技术。,运动估计有下述三种方法：,(1). 块匹配法（Block Matching Algorithm BMA）,以像素块为准进行运动估计。,(2). 像素递归法 （Pixel Recursive Algorithm,PRA）以像素为准进行递归的运动估计。,(3). 傅立叶变换法。,(1). 块匹配法,将图像分成M*N个矩形块。,在（M+2Wx）*（N+2Wy）范围内进行搜索,以求得最优匹配，从而求得运动矢量估值（dx，,dy）。,M*N块,M,N,Wx,Wx,Wy,Wy,M+2Wx,N+2Wy,匹配算法,归一化相关函数,NCCF,均方误差,MSE,帧间绝对差,MAD,计算两帧中子块的相关函数,当N,CCF,相关函数最大时，i,j就被定为子块,的水平和垂直的偏移值，但此式计算量大。,M,N,f(m,n),第,K帧,M,N,f(m+i,n+j),第,K-Ns帧,常用MSE最小,取MAD最小时的i,j值就是水平和垂直的,偏移量。,搜索方法,穷尽搜索法,二维对数法（,TDL,）,三步搜索法（,TTS,）,交叉搜索法（,CSA),穷尽搜索法,每一点都算,MAD,取,MAD,最小值，新得到的,i,j,就是水平和垂直的偏移量。,X,取MAD最小值，新得到的i,j就是水平和垂直的偏移量。,二维对数法(TDL),此算法用MSE均方误差作为匹配,准则，并在搜索窗口中用沿着最小误,差方向执行对数二维搜索过程。,步长除以2，沿着最小误差方向。,（1）,5个初始点如图所示 取MSE为最小点,如 。,（2）,下一步搜索三个新位置，如 最小误差位置同前，如 。,（3）,步长除以2，并搜索围绕次最小误差的9个（3*3）点,如 。,三步搜索法(TTS),此搜索过程是一个由粗到细的过程，每一步搜索9个点，用MSE度量，找到最小搜索步长减半再搜索，共25个点。,交叉搜索法（CSA）,基本思想还是对数搜索，不同之处在于4个搜索位置是,号,而不是接+，但在最后一次可接,也可接+搜索。,(2). 像素递归法,S,k,（x,y）=S,k-1,(x-dx，y-dy),若K帧中x,y点，由K-1帧中位于,(x-dx,y-dy) 处的点运动过来的，则两,个的点灰度相同。,迭代修正公式,(3)傅立叶变换法,根据傅立叶变换计算出来相位变化来确定图像的位移。,程序实现举例,对于数字图像,L.Roberts 梯度检测边缘,