第6卷第6期 智能系统学报 Vol.6 No.6 2011年12月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Dec.2011 doi:10.3969/i.issn.16734785.2011.06.010 分布式视频编码的关键帧提取算法 宋晓丽，刘冀伟，张晓星 (北京科技大学信息工程学院，北京100083） 摘要：分布式视频编码方案中，目前常用固定周期的方法选取关键帧.该方法忽略了视频序列的帧间相关性、运动 变化情况.针对这些缺陷，研究了基于聚类的自适应关键帧提取算法，在此基础上，提出基于互信息量的改进算法. 最后，针对以上2种算法中的时延问题给出了解决方案.实验证明，对于不同的测试序列，基于互信息量改进算法相 比固定选取关键帧算法，边信息PSNR均值有0.67~1.4dB的提高.此外，解决时延的算法比改进算法在效率上有很 大提高 关键词：分布式视频编码：关键帧：互信息 中图分类号：TP18:TN919.81文献标识码：A文章编号：16734785(2011)06053905 A key frame selection algorithm for distributed video coding SONG Xiaoli,LIU Jiwei,ZHANG Xiaoxing (School of Information Engineering,Beijing University of Science and Technology,Beijing 100083,China) Abstract:In most of the existing distributed video coding schemes,the fixed period method is usually applied for selecting a key frame.This strategy ignores the correlation between video frames and the changes of the motion ac- tivity along the video sequence.To avoid these flaws,this paper studied the adaptive key frame selection method based on hierarchical clustering;on this basis,an improved algorithm based on mutual information was proposed. Finally,a solution was given to overcome the delay in the above-mentioned methods.Experimental results show that for various video sequences,a 0.67-1.4dB gain in the quality of side information has been achieved.In addition to being delay-efficient,the key selection algorithm requires the lowest performance time. Keywords:distributed video coding;key frame;seection algorithm;mutual information 传统视频编码方案在编码端隐含一个解码器，的实现算法逐渐引起关注，成为视频编码领域关注 使编码端的运算复杂度是解码端的5~10倍以 较多的前沿课题之一. 上口.这种编码方案适用于编码端复杂的领域.而 Wyner--Ziv视频编码(Wyner-Ziv video coding, 近年来，一些新的移动视频设备如：移动视频相机、 WZVC)是DVC编码的一种主流框架.在WZVC中， 移动视频电话、无线P℃机等需要低复杂度编码.此 待编码的帧分为K帧和Wyner-Ziv(WZ)帧，K帧是 时，传统的视频编码方案难以胜任，迫切需要一种编 通过传统的视频编码方案进行帧内编解码，而WZ 码端复杂度低的编码方案.在此背景下，一种新的视 帧则是通过信道编码，仅传输校验位给解码端.大多 频编码框架一分布式视频编码(distributed video 数WZVC方案采用周期性选择关键帧的方法，该方 coding,DVC)应运而生.该编码方案是基于20世纪 法有许多弊端4]：如果视频序列运动缓慢，选择过 70年代Slepian和Wolf2]的分布式无损编码理论以 多的关键帧会造成冗余，不利于压缩比的提高；如果 及Wyner和Zivs)的使用解码端边信息(side infor- 视频序列运动剧烈，选择较少的关键帧则难以生成 mation)的有损编码理论而建立.从2002年起DVC 高质量的边信息.为了解决这些问题，需要一种有效 收稿日期：201107-11. 的选择关键帧的方法，使得关键帧会随着视频序列 基金项目：国家自然科学基金资助项目(60903067). 的运动情况而灵活变化. 通信作者：宋晓丽.E-mail:ysx02@163.com, 文献[5]提出一种基于聚类算法的自适应关键