一种基于频域变换优化的视频压缩算法

姜伟, 张博, 李国新, 张悦, 张韵东

集成电路与嵌入式系统 ›› 0

集成电路与嵌入式系统 ›› 0 DOI: 10.20193/j.ices2097-4191.2025.0155

一种基于频域变换优化的视频压缩算法

  • 姜伟, 张博, 李国新, 张悦, 张韵东
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A Video Compression Algorithm Based on frequency Domain Transform Optimization

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摘要

本文针对视频编码中离散余弦变换(DCT)在处理非平稳残差信号时性能下降的问题,提出一种基于可逆结构扰动的频域变换优化方法。该方法在不改变标准DCT变换基本身的前提下,通过一组可逆的行循环移位操作对预测残差进行预处理,调整其空间统计分布,使其更接近DCT的最优工作区间,从而提升变换编码效率。算法通过编码单元(CU)宽高动态计算偏移量,采用率失真优化机制自适应选择最优扰动模式(含无扰动模式),以极低开销将模式标识写入码流;在解码端通过对应逆扰动实现残差无损重建。基于JCT‑VC标准Class B的三组全高清测试序列的实验结果表明:所提方法在混合各类CU尺寸与预测模式的整体测试中,可实现约1.91%的码率降低;尤其在帧间预测模式及大尺寸CU上优势显著,其中ParkScene序列4096像素CU上取得2.80%的码率降低,算法增益随CU面积呈现“两端高、中间低”的U型特征。该方法在保持与标准DCT相近计算复杂度的同时,有效提升了压缩性能,为视频编码变换模块的硬件友好型优化提供了新思路。

关键词

视频编码;离散余弦变换;Karhunen-Loève变换;残差预处理;率失真优化;结构扰动

Key words

video coding / Discrete Cosine Transform (DCT) / Karhunen-Loève Transform (KLT) / residual preprocessing / rate-distortion optimization / structural perturbation

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姜伟, 张博, 李国新, 张悦, 张韵东. 一种基于频域变换优化的视频压缩算法[J]. 集成电路与嵌入式系统. 0 https://doi.org/10.20193/j.ices2097-4191.2025.0155
A Video Compression Algorithm Based on frequency Domain Transform Optimization[J]. Integrated Circuits and Embedded Systems. 0 https://doi.org/10.20193/j.ices2097-4191.2025.0155

基金

北京学者计划(2023NO.095)

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