视频编码技术前沿与方向_
基于深度学习技术的视频编码技术研究
基于深度学习技术的视频编码技术研究随着互联网的高速发展，视频数据的传输和存储需求越来越大。
在此背景下，视频编码技术成为互联网领域的重要研究方向。
而随着深度学习技术的发展，越来越多的研究者开始探索基于深度学习技术的视频编码。
一、视频编码技术概述视频编码技术，是指将输入的视频数据通过编码算法进行打包，以达到压缩和处理的目的。
视频编码技术被广泛应用于互联网传输、媒体播放、监控录制、广告播放等领域。
当前视频编码技术主要分为两大类：基于传统算法的视频编码和基于深度学习算法的视频编码。
二、基于传统算法的视频编码基于传统算法的视频编码技术有很长历史，早期的编码标准包括MPEG-1，MPEG-2等。
它们采用的是基于人工设计的编码特征和算法。
随着技术进步，新一代编码标准如H.264，H.265等应运而生。
它们采用了深度学习技术中的很多思想，如基于像素的卷积神经网络和基于残差的网络结构。
这些技术不仅显著提高了视频编码效率，而且降低了传输带宽要求，应用领域也日益增多。
三、基于深度学习技术的视频编码基于深度学习技术的视频编码方法目前已成为热门研究领域。
它利用深度学习技术自动学习数据分布和特征表示，以优雅的方式压缩视频数据。
近年来，相继出现了一系列基于深度学习的视频编码技术。
一些典型的方法包括：End-to-End视频编码（E2EvC）、Variational Autoencoder（VAE）、3D卷积神经网络（3D-CNN）等。
这些方法的主要思想是设计一些深度学习网络，让网络自动学习输入数据的特征，并能够根据学习到的特征对视频数据进行编码。
其中，E2EvC方法是深度学习视频编码领域的典型代表，这种方法将编码和解码合二为一，通过自动学习的方式进行压缩和解析，从而实现高效的视频传输。
相比传统的视频编码方法，E2EvC方法更加高效，能够减少编解码的复杂度和延迟，同时达到更高的压缩比。
四、现状与未来目前基于深度学习的视频编码技术仍处于发展初期，尚处于探索和实验的阶段。
视频编码技术的发展趋势与前景展望(七)
视频编码技术的发展趋势与前景展望随着数字化时代的到来，视频成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
视频编码技术作为视频传输和存储的关键环节，在不断发展和创新。
本文将分析视频编码技术的发展趋势，并展望其前景。
一、高效率编码在互联网时代，高清视频的传输量庞大，网络带宽的限制成为一个突出的问题。
因此，视频编码技术需要不断提升压缩率，将视频数据尽量压缩至最小。
高效率编码已经成为新一代视频编码标准的目标，如/HEVC（High Efficiency Video Coding）编码标准，相较于之前的标准，具备更高的压缩性能和卓越的图像质量。
未来，视频编码技术将会朝着更高效的方向发展，进一步提升编码效率。
二、基于深度学习的视频编码深度学习技术的快速发展为视频编码带来了新的机遇。
传统的视频编码算法往往基于手工设计的特征提取方法，而深度学习可以通过大量数据学习到更为有效的特征表达。
因此，基于深度学习的视频编码将会成为未来的一个重要方向。
利用深度学习算法，可以更好地挖掘视频中的空间和时间相关性，提高视频编码的效率和质量。
三、多媒体融合随着技术的不断演进，传统的视频编码技术已经无法满足人们对多媒体融合的需求。
未来，视频编码技术将会与其他相关技术融合，如图像处理、音频编码等，实现多媒体数据的统一编码和传输。
这将大大提高多媒体数据的传输效率和质量，更好地满足人们对高品质多媒体内容的需求。
四、虚拟现实与增强现实虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的兴起，对视频编码提出了新的挑战。
虚拟现实和增强现实的场景对编码技术的时延、带宽和图像质量有更高的要求。
未来，视频编码技术将会面临如何在保证图像质量的同时提高编码效率，以适应虚拟现实和增强现实应用的需求。
五、智能化视频编码随着人工智能技术的快速发展，智能化视频编码成为了一个新的研究方向。
智能化视频编码通过利用智能算法，对视频内容进行理解和分析，实现更加智能化的编码过程。
比如，可以根据视频内容的重要性自动调整编码参数，提高编码效率和质量。
面向超高清视频的感知编码技术
超高清视频的视觉质量要求更高，需要更精细的视频内容感知能力，以实现高质量的编码。这需要对视频内容进行更 深入的分析和理解，以提取有用的特征和信息。
高效的压缩编码算法
超高清视频的数据量巨大，需要更高效的压缩编码算法来实现数据的压缩和传输。这需要研究新的编码 算法和技术，以在保证视频质量的同时，降低编码复杂度和数据量。
面向超高清视频的感知编码 技术
汇报人： 2023-12-10
目录
• 超高清视频概述 • 感知编码技术基础 • 超高清视频的感知编码技术 • 超高清视频感知编码的应用 • 超高清视频感知编码技术的挑
战与展望 • 超高清视频感知编码实例分析
01
超高清视频概述
超高清视频的定义
01
02
03
分辨率
超高清视频的分辨率通常 高于1080p，甚至达到4K 或8K。
基于人眼注意力模型的编码
通过模拟人眼注意力分布，对视频进行有选择性的编码，以降低整 体数据量。
人眼感知质量的评估
通过主观和客观测试，评估视频在人眼感知层面上的质量。
基于压缩感知的感知编码实例
信号稀疏表示
利用信号稀疏性原理，将视频信号变换到稀疏表 示域，以便更好地压缩和传输。
随机投影技术
采用随机投影技术，将高维视频数据投影到低维 空间，实现数据的压缩感知。
道画面。
教育培训
超高清视频在远程教育 、在线培训等领域也有
广泛应用。
超高清视频的发展趋势
更高的分辨率
未来超高清视频的分辨率 将会更高，甚至达到10K 或更高。
更高的帧率
未来超高清视频的帧率也 将会更高，达到120fps或 更高。
更高的压缩效率
视频编码技术的发展趋势与前景展望
视频编码技术的发展趋势与前景展望随着信息技术的迅猛发展，视频已成为人们生活中不可缺少的一部分。
因此，视频编码技术的发展趋势和前景展望备受人们关注。
一、传统视频编码技术的局限性传统视频编码技术的主要局限性在于码率和画质之间的平衡问题。
即通过提高编码的压缩比例，来减少视频的码率，但这会导致画质的损失。
传统编码技术所能达到的最高质量就是无损质量。
同时，由于现有的传输网络和设备的限制，视频的码率会受到很大的限制，很难进一步提高。
二、新兴编码技术的发展趋势为了突破传统编码技术的瓶颈，新兴的编码技术也应运而生。
新兴编码技术的发展趋势有以下几个方向：1、更加高效的图像编码技术高效的视频编码技术是为了在良好的画质下提高视频压缩比的同时，降低视频码率。
其中最常见的技术就是基于深度学习的像素级流式编码技术。
这种技术可以自适应地改变视频压缩参数，以便将画质保持在吞吐量最大的状态下。
2、更好的视频传输协议视频传输协议是指通过网络将视频数据传输到不同设备的协议。
如今，最常用的传输协议是 RTMP 和 HTTP 协议，但不同的协议的传输效率和视频画质的复杂程度很不相同。
未来的视频传输协议需要适应不同的网络环境，提高视频传输质量，保证视频数据的完整性和实时性。
3、更精细的视频质量控制技术传统的视频质量控制技术是通过设置一个稳定的压缩比例来平衡画质和码率。
但随着新兴视频编码技术的出现，人们更加关注视频的画质。
因此，未来的视频质量控制技术需要更加精细地控制视频画质，并通过降低视频码率来实现高渗透和更高的画质级别。
三、视频编码技术的前景展望随着互联网技术的快速发展，视频应用的普及将更加广泛和深入。
同时随着智能手机、平板电脑和智能电视等终端设备的迅速普及，视频编码技术也将面临巨大的挑战和机遇。
视频编码技术的发展将推动更广泛的应用，如企业视频会议、在线教育、社交网络、电商等。
这些领域的需求将不断推动视频编码技术的发展。
预测未来几年，视频编码技术将继续朝着更高效、更智能的方向发展。
视频编码技术的原理和应用
视频编码技术的原理和应用视频编码技术是数字视频处理领域的一个重要分支。
它主要是将原始视频数据进行压缩编码，使得视频数据可以在网络传输和存储过程中更加高效和节约资源。
本文将从原理和应用两方面介绍视频编码技术的相关知识。
一、原理视频编码技术的原理主要是通过对视频信号的空域和时间域中的信息进行压缩和合并。
在视频信号的空域和时间域中，它们分别对应着图像信息和运动信息。
因此，视频编码技术可以分为两个主要方向：图像编码和运动估计。
图像编码是将视频帧中的像素点信息进行压缩，主要是通过一些压缩编码算法来实现。
常见的图像编码算法有JPEG、JPEG2000等。
在图像编码过程中，需要进行预测、变换、量化和熵编码等步骤。
而运动估计则是对视频帧中的运动信息进行估计和编码，主要实现的是视频帧之间的压缩。
运动估计是视频编码技术中非常重要的一个方面。
它可以通过将视频帧进行比对和对运动信息的推测，进而实现视频帧差的压缩和编码。
常见的运动估计算法有帧内和帧间预测、全帧运动估计等。
二、应用视频编码技术在计算机视觉、视频直播等领域都有广泛的应用。
其中，最常见的应用就是视频传输和视频存储。
在视频传输中，视频编码技术可以将视频数据进行压缩，从而实现视频在网络传输中的高效和稳定。
比如，通过H.264编码协议，可以将高清视频信号压缩到较小的数据包中，从而保证视频的高质量传输。
在视频存储中，视频编码技术可以对视频数据进行压缩，减少视频文件的存储大小。
以MP4格式为例，MP4格式是一种基于H.264编码的视频格式，它能够将视频信息进行压缩，减少视频文件的存储空间，并保持视频质量不变。
此外，视频编码技术也在虚拟现实、游戏等领域有广泛应用。
比如，在虚拟现实技术中，通过对视频图像进行编码，可以将现实世界经过处理后的视频图像传输到虚拟世界中，从而提高虚拟现实技术的沉浸感。
在游戏领域中，视频编码技术也可以起到重要的作用，通过对游戏图像进行压缩和编码，可以提高游戏的画面质量和流畅性。
数字视频处理在视频编解码中的应用：技术、原理与应用研究
数字视频处理在视频编解码中的应用：技术、原理与应用研究第一章：引言数字视频处理是指通过使用计算机算法和技术来对视频进行各种处理的一种方法。
它在视频编解码中起着至关重要的作用。
随着数字技术的不断发展，数字视频处理的应用也越来越广泛。
本文将探讨数字视频处理在视频编解码中的技术、原理和应用研究。
第二章：数字视频处理的技术与原理2.1 视频编解码技术概述视频编解码是指将原始视频信号压缩为较小的文件以便传输或存储，并在需要时将其解压缩以还原为原始视频信号的过程。
视频编解码技术主要包括压缩算法、编解码标准和编解码器等方面。
2.2 数字视频处理的基本原理数字视频处理的基本原理是通过对视频信号进行采样、量化和编码来实现对视频的压缩和处理。
采样是指以一定的频率对视频信号进行抽样，将连续的视频信号转换为离散的数字信号；量化是指将采样后的离散信号映射为有限数量的离散值；编码是指将量化后的信号进行编码，以便于传输或存储。
2.3 数字视频处理的常用算法数字视频处理的常用算法包括运动估计算法、变换编码算法、熵编码算法等。
运动估计算法通过对视频序列的帧间关系进行分析，找出运动目标的运动矢量，从而实现对视频的压缩；变换编码算法通过将视频信号转换为频域表示，并利用频域的特性进行压缩；熵编码算法通过对视频信号的统计特性进行编码，实现进一步的压缩。
第三章：数字视频处理的应用研究3.1 视频压缩与传输数字视频处理在视频压缩与传输领域有着广泛的应用。
通过使用数字视频处理的技术和算法，可以将视频信号压缩为较小的文件，以便于传输和存储。
同时，数字视频处理还可以通过对视频信号的编码和解码，实现对视频传输过程中的错误纠正和丢包恢复。
3.2 视频分析与识别数字视频处理在视频分析与识别领域也有着重要的应用。
通过使用数字视频处理的技术和算法，可以对视频进行运动目标检测、行为识别、人脸识别等分析与识别任务。
这对于视频监控、智能交通等领域有着重要的意义。
新一代的视频编码标准H.264
新一代的视频编码标准H.264文 / 摘要：H.264是国际电联最新通过的新一代甚低码率视频编码标准。
本文旨在阐述H.264视频编码标准的关键技术，并介绍了其在视频会议中的应用。
关键词：H.264 视频编码多帧预测视频会议一、引言ITU-T和ISO/IEC JTC1是目前国际上制定视频编码标准的正式组织，ITU-T的标准称之为建议，并命名为H.26x 系列，比如H.261、H.263等。
ISO/IEC的标准称为MPEG-x，比如MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。
H.26x系列标准主要用于实时视频通信，比如视频会议、可视电话等；MPEG系列标准主要用于视频存储(DVD) 、视频广播和视频流媒体（如基于Internet、 DSL的视频，无线视频等等）。
除了联合开发H.262/MPEG-2标准外，大多数情况下，这两个组织独立制定相关标准。
自1997年，ITU-T VCEG与ISO/IEC MPEG再次合作，成立了Joint Video Team (JVT)，致力于开发新一代的视频编码标准H.264。
1998年1月，开始草案征集；1999年9月，完成了第一个草案；2001年5月，制定了其测试模式TML-8；2002年6月，JVT第5次会议通过了H.264的FCD板；2002年12月，ITU-T 在日本的会议上正式通过了H.264标准，并于2003年5月正式公布了该标准。
国际电信联盟将该系统命名为H.264/AVC，国际标准化组织和国际电工委员会将其称为14496-10/MPEG-4 AVC。
二、H.264标准概述H.264和以前的标准一样，也是DPCM加变换编码的混合编码模式。
但它采用“回归基本”的简洁设计，不用众多的选项，获得比H.263++好得多的压缩性能；加强了对各种信道的适应能力，采用“网络友好”的结构和语法，有利于对误码和丢包的处理；应用目标范围较宽，以满足不同速率、不同解析度以及不同传输（存储）场合的需求。
监控系统中的视频编码与解码技术
监控系统中的视频编码与解码技术随着科技的进步和人们对安全意识的提高，监控系统在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
而作为监控系统中不可或缺的一部分，视频编码与解码技术在保障监控系统高效运行和视频数据传输方面起着至关重要的作用。
本文将介绍监控系统中常用的视频编码与解码技术，以及它们的原理和应用。
一、概述监控系统是通过视频监控设备采集、编码、传输和解码等技术手段，实时监视和记录被监控区域的情况，为人们提供安全保障。
而视频编码与解码技术则是将采集的视频信号转换为数字信号，并通过网络传输到监控中心或存储设备中。
因此，视频编码与解码技术必须具备高效、稳定、低延迟的特点，以确保监控数据的实时性和可靠性。
二、常用视频编码技术1. H.264编码H.264是一种高效的视频编码标准，也被广泛应用于监控系统中。
它采用基于区块的运动补偿和变长度编码等技术，能够在保证视频质量的前提下实现更高的压缩率。
H.264编码技术具备良好的画质表现和较低的码率需求，可以有效减少存储空间和传输带宽的占用。
2. MPEG-4编码MPEG-4是一种通用的视频压缩标准，广泛应用于媒体传输和存储等领域。
在监控系统中，MPEG-4编码采用了更为先进的视频压缩算法，可以提供更高的压缩比和更好的视频画质。
此外，MPEG-4编码还支持多个视频流进行编码，可以满足复杂监控系统中不同需求的视频传输要求。
三、视频解码技术视频解码技术是指将编码后的视频数据解析并还原成原始的视频图像，以便在监控中心或监控设备上进行显示和观看。
常见的视频解码技术包括硬件解码和软件解码。
1. 硬件解码硬件解码是利用专门的硬件电路来实现视频解码的过程，具备高效率和稳定性的优势。
目前，监控系统中常用的硬件解码器包括专用的解码芯片和GPU（图像处理器）。
硬件解码技术可以实现实时解码和多路解码，并具备较低的延迟和占用系统资源的特点。
2. 软件解码软件解码是通过计算机或嵌入式系统的软件实现视频解码的过程。
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– 块效应、模糊效应、振铃效应的模型表示
图像/视频库
主观质量评价 视觉失真测度模型
16
提纲
❖ 视频编码技术现状简介 ❖ 视频编码技术前沿与方向
– 基于视觉特性的编码 – 多维度可伸缩编码 – 多视/立体视编码 – 分布式编码 – 下一代视频编码标准
17
传统可伸缩编码
❖ 中国 AVS
– AVS-P2, AVS-S
❖ 下一代标准？
– 方向、技术？
下一代标准
AVS
MPEG-4 AVC/H.264
MPEG-4
MPEG-2
MPEG-1
6
1989 1993 1997 2001 2005 2009 2013 2017 年代
问题分析：客观指标与主观 感知的差异？
峰值信噪比=5.98
运动矢量
基于对象
预测
的可分级 编码
高精度运 动补偿
多视 编码
5
视频编码标准发展历程
❖ ISO/IEC MPEG
– MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-4 AVC/H.264, MPEG HVC
❖ ITU-T VCEG
– H.261, H.262(MPEG-2), H.263, H.264, VCEG H.NGC
香农信息熵 H(X)
像素集
扩展
视觉熵
H(F)
基元词典
11
基于视觉特性的视频编码
❖ 技术1：纹理分析合成编码*
12
*Thomas Wiegand: New Techniques for Improved Video Coding
基于视觉特性的视频编码
❖ 纹理分析合成编码*
– 实验结果对比
13
*Thomas Wiegand: New Techniques for Improved Video Coding
时域可分级
Layer 0: QCIF, 7.5 Hz, 64 kbit/s Layer 1: QCIF, 15 Hz, 128 kbit/s
空域可分级
Layer 2: CIF, 15 Hz, 256 kbit/s
质量可分级 时域可分级
质量可分级
Layer 3: CIF, 15 Hz, 512 kbit/s Layer 4: CIF, 30 Hz, 1024 kbit/s Layer 5: CIF, 30 Hz, 2048 kbit/s
I
B
P
B
P
B
Spatial upsampling
H20
H10
L20
H10
H20
H10
H21
H11
L21
H11
H21
H11
H22 H00 H12 H00 L22 H00 H12 H00 H22 H00 H12 H00
H23 H01 H13 H01 L23 H01 H13 H01 H23 H01 H13 H01
– 熵编码提高增益的路也不宽
差分预测 变换编码 编码调制
DCT
宏块 P帧
基于位平面的 可伸缩编码85
1999
专利可免费使用 专利可免费使用
基于上下文 的算术编码
分布式 编码
2014
哈夫曼 编码
混合编码 块运动估计
场景自适 应编码
隔行编码
容错
高级的去块
效率虑波
人类“眼脑”视觉信 系统处理息基本流程
视网膜
侧膝体
视觉信息表示的 基本粒子结构
光学刺激
像素
图像块
视频编码 理论基础
信息论
下颞叶皮质区
局部特征 部件/物体
视觉信息论
视频编码 框架与方法
基于数字信号处理的 框架与方法
基于视觉模型的 框架与方法
10
基于视觉特性的视频编码
❖ 视觉信息论 —— 从像素到基元（熵） ❖ 质量评价方法 —— 与主观感知一致 ❖ 编码方法 —— 多维度感知编码、分布式视觉编码
基于视觉特性的视频编码
❖ 技术2：基于Inpainting技术的视频编码*
– 码率节省达18%
*D. Liu; X. Sun; F. Wu; S. Li; Y. Zhang, Image Compression With Edge-Based Inpainting, IEEE-TCSVT, 14
Vol. 17, No. 10, Oct. 2007 pp. 1273–1287.
群组编码
…
视觉注意
稀稀疏疏编编码码 视觉机理
感知图
运动感知
…
[Guo03, ICCV]
基于视感知的压缩 (~200倍)
8
提纲
❖ 视频编码技术现状简介 ❖ 视频编码技术前沿与方向
– 基于视觉特性的编码 – 多维度可伸缩编码 – 多视/立体视编码 – 分布式编码 – 下一代视频编码标准
9
基于视觉特性的视频编码
峰值信噪比=6.24
一般认为：峰值信噪比与图像质量近似成正比关系。
结论：1、峰值信噪比度量与人的视觉感知并不完全一致！
2、需要寻求更加符合人类视觉感知的客观度量方法以
及相应的编码理论和方法。
7
可能突破方向：借鉴视觉感知 机理
❖对视觉感知机理的认识逐渐深入，用于视 频编码的潜力很大
视频编码
JPEG (~14倍) JPEG (~50倍)
{MP}1,2 {MP}0
18
传统可伸缩编码 GOP boundaries
❖ HM.C2TF6e4nhSanVceCment
L3
H1
H2
H1
H3
H1
H2
H1
L3
– Hilearyaerrchical Picture编码, 完全可兼容AVC的SVC编
– 基于香农信息论，采用混合 编码框架：变换 + 预测 + 熵 编码
❖ 视频编码的极限
– 数学极限 — 熵
– 差别感知能力 — Weber定律， 心理学模型
时间冗余 空间冗余
t
t+1 DCT 感知冗余
4
视频编码技术发展历程
❖ 编码效率进一步提高已很艰难
– 色彩空间和变换编码已接近最优
– 用计算复杂度换取预测增益的空间越来越小
视频编码技术前沿与方向
http:// 1
提纲
❖ 视频编码技术现状简介 ❖ 视频编码技术前沿与方向
– 基于视觉特性的编码 – 多维度可伸缩编码 – 多视/立体视编码 – 分布式编码 – 下一代视频编码标准
2
数字视频应用
3
传统视频编码技术原理
❖ 传统视频编码方法
– 从信号处理层面入手，以像 素、块为表示基础
基于视觉特性的视频编码
❖ 技术3：视觉感知机理与编码
– “像素-基元/纹理-对象-场景” 层次模型 – S. Zhu, UCLA
视觉表示模型 物理世界模型
场景
世界
对象 基元、纹理 像素
感知 物质 图获
取
原子/分子
结构 电子 感知
原始 图像
纹理 区域 估计
合成 纹理
合成
图像
15
基于视觉特性的视频编码