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基于HEVC编码标准的无线视频质量评价方法研究

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摘要

缩略语

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 HEVC/H.265编码技术及发展

1.3 视频评价方法研究现状

1.3.1 视频质量评价的标准化工作

1.3.2 考虑HVS的视频质量评估方法

1.3.3 基于网络包丢失的视频质量评估方法

1.4 论文主要工作与结构安排

第2章 无线视频质量评价的基本原理

2.1 无线视频传输质量评价系统简介

2.1.1 全参考无线视频传输质量评价系统

2.1.2 半盲参考无线视频质量评价系统

2.1.3 盲参考无线视频质量评价系统

2.2 H.265视频编码框架与网络传输协议

2.2.1 视频编码框架

2.2.2 HEVC无线视频网络传输协议

2.3 HEVC的关键技术

2.3.1 图像分割技术

2.3.2 预测编码技术

2.3.3 环路滤波

2.3.4 熵编码

2.4 本章小结

第3章 H.265视频劣化库建立及关键视频参数提取

3.1 无线信道模拟与视频劣化处理

3.1.1 LTE无线信道仿真

3.1.2 利用Gilbert无线信道模拟LTE信道

3.1.3 HEVC视频劣化库的构建

3.2 失真参数的选择

3.2.1 基于丢包所产生的失真特性

3.2.2 基于视频帧内容的失真特性

3.3 失真参数的提取

3.3.1 SI和TI的提取

3.3.2 IRAP丢失率的提取

3.4 提取参数的处理

3.4.1 SI和TI的预处理

3.4.2 IRAP的预处理

3.5 本章小结

第4章 无线视频半盲参考评价方法

4.1 半盲参考视频质量评价方法

4.2 基于神经网络的半盲视频质量评价模型

4.2.1 BP神经网络

4.2.2 神经网络评价模型建立

4.3 神经网络模型的训练和验证

4.3.1 神经网络模型的训练

4.3.2 神经网络模型的验证

4.4 实验结果及分析

4.4.1 评价准则

4.4.2 模型训练结果及分析

4.4.3 模型验证结果及分析

4.5 本章小结

第5章 无线视频的盲参考质量评估

5.1 基于网络层的盲参考质量评估

5.2 基于编码层特性的盲参考质量评估

5.2.1 基于IRAP丢包率的盲参考质量评估

5.2.2 基于时域分级的IBP帧预测与盲参考视频质量评估

5.3 基于应用层的盲参考质量评估

5.4 实验结果及分析

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 未来的研究工作

攻读学位期间取得的科研成果

参考文献

致谢

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摘要

随着宽带无线通信及移动互联网的发展,HEVC/H.265因具有高分辨率、高帧率和高压缩率等特点,在高清电视、监控及高清网络视频等应用领域将具有广阔的应用前景。然而在恶劣的无线信道传输条件下,网络高丢包率会对HEVC视频质量造成极大影响,进行基于无线信道的HEVC视频质量评测成为众多企业和科研单位的研究热点,将对未来的宽带无线通信及移动互联网具有重要意义。
  本文针对HEVC编码标准进行无线视频质量评价方法的研究,主要研究内容包括:首先,详细描述HEVC视频编码的基本框架与HEVC视频编码的关键技术,并介绍视频质量评价方法的基本原理与国内外研究情况。其次,论文提出了一种构建无线视频劣化库的方法,即通过Gilbert模型进行LTE无线信道建模,并在信道建模的基础上,对HEVC视频进行劣化,建立相应的劣化库,为后续视频质量评测提供相应的素材;第三,针对HEVC视频的编码特点,分析不同参数对视频失真所产生的影响,并通过仿真得到初步结论:采用简单的丢包率这一参数并不能准确地评估无线视频质量,因此选用丢包帧类型,时域和空域复杂度作为主要的参数,通过提取关键参数并对参数进行预处理,作为下一步进行视频质量评价模型的输入参数;第四,详细介绍半盲参考质量评价的体系流程,并提出了一种基于神经网络的半盲参考客观视频质量评价模型,该模型从源视频提取某些重要参数并和视频数据一起发送,在接收端结合这些参数与丢包丢帧信息一起,通过神经网络进行视频质量的评价,相关测试表明该模型具有良好的评价HEVC视频质量的能力;最后,针对HEVC的编码特性与视频的时空复杂度进行盲参考的视频质量评测方法研究;该方法考虑了HEVC的网络层、编码层、应用层不同的特性,并结合时空复杂度的影响,提出利用时空复杂度损伤,并借助数据挖掘技术进行盲参考视频质量评测的方法,建立了视频质量预测模型,论文最后通过仿真实验验证了其视频质量评测方法的正确性,充分体现了不同编码分层对视频质量的影响。
  论文的工作还有提高算法性能的空间,后续工作可结合深度学习算法,为提高HEVC视频质量评测算法的准确度和有效性做进一步研究。

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