题目：基于MP变换的ROI视频编码方法

目前，针对低速率信道（10kb/s~60kb/s）如电话交换网络和无线移动通讯网上的视频应用越来越广泛。在这些应用中，由于带宽的限制，低码率视频编码技术被广泛应用。此外在军事作战、航空航天、视频监控以及远程协作等领域对低码率视频编码有着更高的要求。分析目前现有的视频编码标准，基本上满足了中高码率的需求，并且进入了实用化阶段。但是由于它们都是基于分块的离散余弦变换DCT（Discrete Cosine Transform）变换结构，在低码率下，由于量化系数的减少和量化步长的增大，编码恢复图像中会出现明显的块效应。因此如何更高效地对视频进行压缩仍是一个研究热点。此外，在低码率下进行视频压缩时往往会丢失一些细节信息，而这些细节当中可能包含人们特别感兴趣的关键信息。从主观视觉角度而言，这些区域的恢复质量将直接影响到重建图像的整体主观感受质量。为了利用有限的带宽传递尽可能多的有效信息，感兴趣区域ROI（Region Of Interest）优先编码成为了人们的关注热点。本文将基于冗余函数库的匹配跟踪MP（Matching Pursuit）信号分解技术应用于低速率视频编码，提出了一个低速率的视频编码框架，并结合人类视觉系统HVS（Human Visual System）的各种视觉特性，通过人眼对图像感兴趣因子的不同，来指导编码器的位分配，从而实现感兴趣区域优先编码。具体内容包含以下两个方面：1. 研究MP变换视频编码，提出了一个基于MP变换的视频编码框架。该框架利用MP变换取代传统的分块DCT变换对预测误差图像信号进行分解，从根本上避免了低码率下基于DCT变换系统带来的块效应。为了增加MP变换视频编码器的实用性，本文在以下几个方面对其进行了优化和改进：针对其计算复杂度高的缺点，采用了加权的能量块搜索、模比较和整数内积计算的方法，实验结果证明，这些措施可以在很大程度上降低算法的时间复杂性；在原子系数量化方面，文章对原来固定步长的量化器进行改进，对死区范围进行更细致的划分，使得MP变换能够适应更高编码速率的要求；在可伸缩性方面，将视频码流分为两个层次：基本层码流和增强层码流，使该编码器具有了信噪比SNR（Signal to Noise Ratio）可伸缩性。实验证明，这些措施取得了预期的效果，为MP变换视频编码的实用化打下基础。2. 提出了一个基于MP变换的ROI视频编码方法。研究发现，人们观察和理解图像时往往只对图像中的某些部分感兴趣，因而整幅图像的主观恢复质量往往取决于感兴趣区域的图像质量，编码系统应该考虑这种需求，提供感兴趣区域优先编码的能力。本文结合了人类视觉系统的若干特性，在感兴趣区域自动分割方面进行探讨，利用基于HVS的图像自动评价系统和基于先验知识的图像分割系统来定义感兴趣区域，并依据它来调整位分配策略，试图提高恢复图像的主观感受质量。实验证明，该方法能够实现感兴趣区域优先编码。相应成果已经发表在第14届中国多媒体学术会议上。