清华大学多媒体课件 (37)

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。Xmn-Xmn=emn只传差值时间相关，消除冗余^1.帧间预测，采用DPCM2.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(MotionCompensation)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（BlockMatchingAlgorithmBMA）以像素块为准进行运动估计。(2).像素递归法（PixelRecursiveAlgorithmPRA）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MNWxWxWyWyM+2WxN+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NCCF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。MNf(m,n)第K帧MNf(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Sk（x,y）=Sk-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