臺灣博碩士論文加值系統

基於DCT轉換的影像壓縮和量化過程，在低速率的視訊應用中，重建影像常會產生方塊效應。為了計算量和壓縮效率的考量，本實驗室已提出改良式的動態JPEG作為監控專用視訊壓縮系統之架構。然而，在低速率的影像傳輸中，重建影像會產生方塊效應。在本論文中，我們設計一個新的後處理方法，這個方法是利用人類視覺系統(HVS)的特性來去除影像的方塊效應。在本方法中，我們首先藉著(HVS)分類方塊效應的強度和採用適應性的濾波器來有效的減少方塊效應。由實驗結果得知本方法可以有效的去除方塊效應。

Image compression based on discrete cosine transform (DCT) and quantization, generally produces blocky artifacts in the output image for low bit rate video applicaiton. In this thesis, we mainly design a new postprocessing method, which is taken into account properties of the human visual system (HVS) for video surveillance system. For computational complexity and compressing efficiency, in our research lab, we suggest an enhanced motion JPEG coding system. However, the reconstructed images suffer from blocking effect, especially transmitting images in low bit rate. In the proposed method, we first classify the blocking strength by HVS and reduce the blocking effect efficiently by using adaptive filtering.

目 錄
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目 錄 i
表目錄 iii
圖目錄 iii
1. 數位監控系統 1
1.1監控系統之介紹 1
1.2壓縮技術概述 2
1.2.1 MPEG 2
1.2.2 H.263 3
1.2.3 動態JPEG 4
1.3視訊壓縮編碼器簡介 5
1.4論文大綱 6
2. 監控系統的視訊壓縮編碼器 7
2.1簡介 .7
2.2動態JPEG之架構 7
2.3改良式動態 JPEG 10
3. 監控系統的視訊壓縮解碼器 19
3.1簡介 19
3.2重建影像 19
3.3方塊效應 25
4. 消除監視系統的方塊效應 30
4.1簡介 30
4.1.1 後處理之介紹 31
4.1.2 MPEG-4消除方塊效應(deblocking effect) 31
4.1.3 MPEG-4消除漣漪效應(deringing effect) 32
4.2離散餘弦轉換 34
4.3人類視覺系統 35
4.4 消除方塊效應(De-blocking) 37
4.4.1 平滑和非平滑區的分類 37
4.4.2 方塊效應強度的估測 39
4.4.3 利用U，V值來消除方塊效應 44
4.5實驗結果 44
5. 結論 52
參考文獻 53

表目錄
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表 2.1 Bighead影像重建之PSNR和解碼時間 47
表 2.2 Bighead-2影像重建之PSNR和解碼時間 49
表 2.3 Double影像重建之 PSNR和解碼時間 51
圖目錄
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圖1.1 動態JPEG 架構圖 4
圖2.1 JPEG 編碼方塊圖 9
圖2.2 信號能量分佈圖 10
圖2.3 監控專用視訊壓縮編碼器方塊圖 12
圖2.4 動作補償編碼 14
圖2.5 片區架構分割圖 16
圖2.6 包圍邊緣移動偵測法 17
圖2.7(a) 奇數張移動偵測區域 18
圖2.7(b) 偶數張移動偵測區域 18
圖3.1 監控專用視訊壓縮解碼器方塊圖…………………………...20
圖3.2 鋸齒型掃瞄(zig zag)順序圖 20
圖3.3 影像群層(group of picture layer )示意圖 22
圖3.4 影像切割示意圖 24
圖3.5 巨方塊和亮度彩度配置…………………………………………..25
圖3.6(a) 未經濾波器的解碼方塊圖……………………………………..28
圖3.6(b) 使用強濾波器在解碼後的像素值 ..29
圖3.6(c) 使用弱濾波器在解碼後的像素值……………………………..29
圖4.1 方塊邊界圖 32
圖4.2 吉博效應 33
圖4.3 位元索引 34
圖4.4 說明……………………………………………………….37
圖4.5 (T)，(L)，(R)，(B)方塊標示圖 40
圖4.6 正規化方塊效應強度曲線圖 43
圖4.7 (2L+1) x (2L+1)濾波器加權視窗(weight window)…………..43
圖4.8(a) 為原始影像…………………………………….………..……...46
圖4.8(b) bighead重建影像. 46
圖4.9(a) 為本篇方法……………………………………………………..46
圖4.9(b) 為[13]的方法…………..………………………………..……...46
圖4.9(c) 為MPEG-4的方法……………………………………………..46
圖4.10(a) 為原始影像……………………………………………..……...48
圖4.10(b) bighead-2重建影像……………………………………………48
圖4.11(a) 為本篇方法………..…………………………………………...48
圖4.11(b) 為[13]的方法…………..…………..…………………..……....48
圖4.11(c) 為MPEG-4的方法……………………………….……………48
圖4.12(a) 為原始影像……………………………………………..……...50
圖4.12(b) double重建影像…………………………………………….…50
圖4.13(a) 為本篇方法………..…………………………………………...50
圖4.13(b) 為[13]的方法…………..………..……………………..……....50
圖4.13(c) 為MPEG-4的方法……………………………………………50

參 考 文 獻

[1]ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, “ISO/IEC CD 11172： information technology,” MPEG-1 Committee Draft, Dec. 1991.
[2]ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, “ISO/IEC CD 13818： information technology,” MPEG-2 Committee Draft, Dec. 1993.
[3]International Telecommunication Union, “Video coding for low bitrate communication,” ITU-T Recommendation H.263, July. 1995.
[4]ISO/IEC JTC1/SC2/WG8, ”Revision 8 of the JPEG Technical Specification,” CCITT SGVIII, Aug. 14,1990.
[5]Y. C. Kang and J. F. Yang, “Design and Realization of Video Surveillance Systems on PC and Trimedia Platforms,” Department of Electrical Engineering, National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan, thesis for master of science, June, 2001.
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[7]T. Jarske, P. Haavisto, and I. Defe’e, “Post-filtering methods for reducing blocking effects from coded images,” IEEE Trans. Consumer Electron., pp. 521-526, Aug. 1994.
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[9]Zakhor, A. “Iterative procedures for reduction of blocking effects in transform image coding,” IEEE Trans. Circuits and Syst. for Video Technol., VOL 2 Issue 1, pp. 91-95, Mar. 1992.
[10]Cheung, W.-F.; Chan, Y.-H “Improving MPEG-4 coding performance by jointly optimising compression and blocking effect elimination,” IEE Proceedings VOL. 148, Issue: 3, pp. 194-201, June 2001.
[11]K. N. Ngan, K. S. Leong, and H. Singh, “Adaptive cosine transform coding of images in perceptual domain,” IEEE Transactions on Acoust., Speech, Signal Processing, Vol. 37, pp. 1743-1750, Nov. 1989.
[12]S.H Tan,K.K. Pang, and K.N. Ngan, “Classified perceptual coding with adaptive quantization,” IEEE Trans. Circuits and Syst. for Video Technol., VOL. 6, pp. 375-388, Aug. 1996.
[13]S. C. Hsia, J. F. Yang and B. D. Liu, “Efficient postprocessor for blocky effect removal based on transform characteristics,” IEEE Trans. Circuits and Syst. for Video Technol., VOL. 7, no. 6, pp. 924-929, Dec. 1997.
[14]C. H. Min, S. H. Cho, K. W. Lim, and H. S. Lee, “A new adaptive quantization method to reduce blocking effect,” IEEE Trans. Consumer Electron., VOL 44, Issue 3, pp. 768-773, Aug. 1998.