基于PCA稀疏描述的分布式视频编码

第3 3卷第 4期 2 0 1 3年 8月

南京邮电大学学报 (自然科学版 ) J o u r n a l o f N a n j i n g U n i v e r s i t y o f P o s t s a n d T e l e c o m mu n i c a t i o n s ( N a t u r a l S c i e n c e )

V o 1 . 3 3 No . 4 Aug .2 01 3

基于 P C A稀疏描述的分布式视频编码 陈 瑞，糜正琨 , 1 .南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室，江苏南京

\ 2 .南京工程学院通信工程学院，江苏南京

2 1 1 1 6 7

摘

要：在研究视频信号的非局部稀疏模型的基础上，提出了一种适合分布式视频编码的视频信号稀疏描述算法。

在解码端，对非关键帧解码时，首先由已重建的关键帧生成边信息 S I,然后在这两帧中寻找非关键帧当前块的 L个

相似块，作为一个类，最后利用这个类生成 P C A子字典，并将所有块的子字典集合起来构成非关键帧的字典，进行 视频重建。通过与典型的信号稀疏描述方法进行对比，实验结果显示，重建的 P S N R值平均提高 2 d B,主观视觉质量也有较大的提高。 关键词：压缩感知；分布式视频编码； P C A字典；非局部稀疏模型

中图分类号： T N 9 1 9 . 8

文献标志码： A

文章编号： 1 6 7 3— 5 4 3 9 ( 2 0 1 3 ) 0 4 - 0 0 0 1 05 -

PCA S p a r s e Re p r e s e nt a t i o n f o r Di s t r i b u t e d Co mp r e s s i v e Vi d e o S a mp l i n g CH EN Ru i ' - . M I Zh e ng . k un K e y L a b o f B r o a d b a n d Wi r e l e s s C o mm u n i c a t i o n a n d S e n s o r N e t w o r k T e c h n o l o g y, M i n i s t r y o f E d u c a t i o n, N nj a i n g U n i v e r s i t y P o s t s a n d T e l , N a n j i n g 2 1 0 0 0 3, C h i n a

S c h o o l o f C o mm u n i c a t i o n s E n g

i n e e r i n g, Na nj i n g I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y, Na n j i n g 2 1 1 1 6 7, C h i n a

0 f]

Abs t r a c t: I n t h i s pa p e r, P CA d i c t i o n a r y b a s e d o n l e a r n i n g i s p r o p o s e d b y t h e v i d e o i n t e r f r a me a n d i n - t r a f r a me n o n - l o c a l s e l f - s i mi l a it r y. Gr o up i n g b y ma t c h i n g i s r e a l i z e d f r o m k e y f r a me s wh i c h a r e p r e v i o u s l y

r e c o v e r e d . P C A i s t h e n a p p l i e d t o e a c h g r o u p( s u b— d a t a s e t )t o c o m p u t e t h e p i r n c i p l e c o mp o n e n t s, f r o m wh i c h t h e s u b - d i c t i o n a r y i s c o n s t r u c t e d . T h e s i mu l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t t h e p r o p o s e d a l g o r i t h m o u t p e r - f o r ms ma n y s t a t e— o f - t h e— a r t a l g o it r h ms i n t e m s r o f PS NR a n d v i s u a l p e r c e p t i o n . Ke y wor ds: c o mp r e s s i v e s e ns i n g; d i s t r i b u t e d v i d e o c o d i n g; PCA d i c t i o n a y; r no n- l o c a l s e l f - s i mi l a it r y

0 引言 分布式视频编码 ( D i s t r i b u t e d V i d e o C o d i n g, D V C )基于S l e p i a n和 Wo l f 以及 Wy n e r和 Z i v 的

于无线网络中资源受限的视频编码系统。

D V C的实现方案有： ( 1 )基于信道编码的 D V C,如加州大

学伯克利分校的 P R I S M系统 3 ; ( 2 ) 基于压缩感知 ( C o m p r e s s i v e S e n s i n g, c s )的分布式视 频编码 (D i s t i r b u t e d C o mp r e s s i v e V i d e o S a m p l i n g。

编码理论，通过在编码端对信源进行独立编码，不进行或只进行简单的运动估计；解码端利用视频序列

的时、空相关性进行联合解码，将编码的复杂度从编码侧移到解码侧。D V C编码器简单、易实现，适用

D C V S )。D C V S中，视频信号的稀疏表示问题对视频重建质量影响很大，可采用正交基 (如D C T基和各种小波基 ),也可采用已生成的边信息训练字典和从前后的关键帧中抽取块形成冗余字典],

收稿 E t期： 2 0 1 2— 1 2 - 0 1;修回日期： 2 0 1 3 01 - - 2 5 基金项目：国家自然科学基金( 6 0 8 7 2 0 1 8 )和江苏省研究生科研创新计划 ( C X 1 0 B一 1 8 5 Z )资助项目 通讯作者：糜正琨电话： ( 0 2 5 ) 8 3 4 9 2 6 0 2 E - m a i l: M i z k@n j u p t . e d u . c n