基於壓縮感測的稀疏視頻信號表示與編碼方法研究

《基於壓縮感測的稀疏視頻信號表示與編碼方法研究》是依託上海交通大學，由解蓉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於壓縮感測的稀疏視頻信號表示與編碼方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：解蓉
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

遵循香農採樣定理，基於正交變換和運動預測的視頻採集編碼研究遇到了瓶頸，低複雜度、高壓縮性能、強抗干擾能力等對傳統視頻編碼帶來了諸多挑戰性的理論和套用課題。本項目結合申請人在視頻編碼、信號處理、數據壓縮研究的前期工作，和信號處理領域的最新成果- - 壓縮感測理論，探索視頻信號表示和編碼的新思路，旨在解決壓縮感測圖像／視頻信號線性測量和完美重構的數學最最佳化問題，構造測量感知矩陣和正交變換重構矩陣，研究正交匹配追蹤最佳化算法，實現基於壓縮感測的視頻信號表示和編碼，搭建原型驗證平台，建立測試環境與評價方法，取得原創性科技成果。.本項目研究可使得最佳化運籌學、信號處理和視頻壓縮等多個領域的理論研究與實際套用相結合，具有理論創新性和前瞻性，帶有一定探索性質，有望突破香農採樣定理極限和傳統視頻編碼壓縮瓶頸，解決傳統編碼在處理速度、存儲空間和抗干擾能力等方面的問題，對新一代視頻套用提供理論支持和先進技術方案。

結題摘要

本項目研究基於壓縮感測的圖像/視頻信號的表示與編碼方法，首先將資訊理論、率失真理論與壓縮感測相結合，分析壓縮感測的率失真特性，為基於壓縮感測的稀疏信號表示與編碼提供理論分析。然後以理論分析為指導，研究並實現基於壓縮感測的圖像信號測量與重構方法。在傳統壓縮感測重構算法的基礎上，研究基於圖像結構化信息的壓縮感測重構算法，通過加入圖像的結構化信息來提高重建效果。針對現有算法對圖像邊緣和紋理不能理想重構的問題，提出基於全變差的壓縮感測重構算法 TV1；為進一步提高TV1算法的重構效果和穩定性，利用圖像輪廓波變換的稀疏性，將全變差問題的可行域約束在更小的範圍內，提出 TV2 重構算法。在此基礎上，圍繞視頻信號編解碼算法展開研究，對比研究分析了基於壓縮感測的視頻編解碼和基於傳統混合編碼框架的視頻編解碼算法，研究並實現視頻信號編解碼驗證平台及其最佳化算法。本項目共發表和錄用SCI和EI高水平論文17篇，授權國家發明專利4項，獲得上海市科技進步一等獎1項，培養研究生8人。