[01063060]网络化的视频媒体处理与适配分发关键技术与核心系统

网络化的视频媒体处理与适配分发，是指利用视频信源编码的稀疏分解和重建技术，实现在广泛复杂网络条件下的分布式计算与传输。不同于一般的视频编码与流媒体传输技术，该项目适合于视频媒体分发系统的分级及分布式描述，并可以应用于分布式网络的视频采集和传输，在信号可伸缩描述上配合网络所需的协同性和传递性，契合拓扑和路由的优化；能够进行多维信息空间上的相关性构造，形成可操作的描述渐进重用性；可以面向网络殊异环境及传输容错的抗误差机制，具有鲁棒的信息重建。随着网络视频应用在当前网络的高速发展，美国2010年公布“全国宽频行动计划”和2007年日本提出“u-Japan”战略中，强调数字媒体无线通信对未来社会的重要性。《国家中长期科学技术发展纲要(2006-2020年)》把数字媒体内容平台定为信息领域优先发展主题之一。数字媒体的通信技术已成为国际信息科学技术前沿研究的汇聚点。由于涉及国家基础设施，相关技术与设备需立足国内。为此，项目通过自主创新，力求开发出一整套既具有自主知识产权，又能适应中国重大社会服务需求的网络化视频编码与传输关键技术与系统。项目在“863”、自然基金项目的支持下，率先开展网络化视频媒体处理和适配分发系统关键技术的攻关，在适配网络化的信源高性能编码、视频传输的网络资源优化、复杂度控制的分布式及视觉化视频处理、多视点结构视频编码等共性核心技术上取得突破，形成了一批具有国际水平的技术与装备。项目申请发明专利41项，其中授权20项，获软件著作权3项，发表国际SCI期刊论文31篇。主要创新和技术指标如下：1.针对网络带宽波动、接入及显示条件不同的高性能视频编码难题，发明了多维空间自适应视频处理及编码框架，构建了基于多尺度方向自适应描述与视频修复预测的视频稀疏编码新方法，比现有H.264/AVC视频编码重建视频质量峰值信噪比提高约0.4-0.8dB；提出了H.264可伸缩视频编码的运动补偿时域滤波的改进算子与三维小波可伸缩编码的误差控制方法，提出了有效的IBMCTF(子带内运动补偿时域滤波)方案模式自适应运动预测和编码算法，比现有3D小波可伸缩编码重建视频质量峰值信噪比提高约0.4-0.7dB，并为国际标准参考软件接受；2.针对适配网络的可伸缩视频流组播优化问题，建立了多速率组播渐进增强的可伸缩传输与各种网络资源、路由(网络编码)的多维空间参数优化描述体系，解决了多速率组播优化、联合率失真和传输效用最大化问题，满足视频分层优先级约束，推导出完全分布式迭代解法，具有稳定的收敛性和逼近最优解。构造了基于控制理论的无线网络视频流运动补偿误差传递失真分析和建模。3.针对网络视频传输的编码复杂度控制、码率控制、差错控制问题，建立了基于分布式及视觉主动性的视频处理与编码系统，对非稳态边信息相关噪声通过运动场约束进行混合拉普拉斯建模，比传统拉普拉斯建模重建视频质量峰值信噪比提高约2dB；基于时-空马尔可夫随机场对分布式视频编码作信号重建，比现有像素域分布式编码重建视频质量峰值信噪比提高1.309dB和节省17.489%比特率，比现有变换域分布式编码重建视频质量峰值信噪比提高0.954dB和节省20.017%比特率。通过视频对象分析建立感兴趣区域数据的层次结构，实现显著性区域的视觉化视频编码。4.针对多视点及3D立体视频编码与显示问题，提出基于多视点稀疏特征描述的分布式视频编码方法，相较现有基于时域运动估计的分布式多视点视频编码重建视频质量峰值信噪比提高约0.5-1.5dB；实现提高多视点MVC编码速度的视间视差及运动估计优化算法，构建优化的多视点压缩系统及显示方法。项目完成单位为长三角轨道交通的高清图传系统作出重要贡献，并结合上海文广互动电视台SiTV为2010年上海世博会提供了3D立体电视节目制作、基于公共3G网络为国内手机用户提供无线电视节目图传。通过产学研合作，研制的系统已成功用于北京、上海、南京的轨道交通PIS系统建设和电视台转播。开发的网络视频处理与传输关键技术在北京联通、神州数码、上海文广新闻、新英体育等国内骨干企业和通信传媒得到成功应用。几年来项目产品为完成单位新增销售收入1480.21万元，新增利润428.06万元，新增税收109.83万元，为中国视频媒体领域的技术进步及在国际上的研究竞争力起到重要推动作用。