Adaptive prediction and vector quantization based very low bit rate video codec

Abstract

ÖZET UYARLANIR ONGORU VE VEKTÖR BASAMAKLANDIRMAYA DAYALI ÇOK DÜŞÜK VERİ İLETİM HIZLARINDA ÇALIŞAN VİDEO KODLAYICI/KOD-ÇÖZÜCÜ ÇİFTİ Şennur Ulukuş Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Yüksek Lisans Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Levent Onural ve Doç. Dr. A. Enis Çetin Temmuz, 1993 Hareket yoketme, uyarlanır öngörü, vektör basamaklandırma ve entropi kodla- maya dayalı, çok düşük veri iletim hızlarında çalışan bir video kodlayıcı/kod- çözücü çifti (KKÇ) ve Gibbs rastgele alan modeline dayalı yeni bir öngörü yöntemi sunulmaktadır. KKÇ varolan telefon hatlarından görüntü iletmeyi gerektiren görüntülü telefon uygulaması için tasarlanmıştır. Önerilen KKÇ görüntü kodlamada çok düşük iletim hızları olarak tanımlanan 8-32 Kbits/s arasında çalışabilmektedir. Görüntü parçalara bölünür ve bir karedeki her parça diğerlerinden bağımsız olarak kodlanır. Dört değişik kodlama yöntemi sistem içinde kullanılmaktadır. Görüntü parçasının karakterine göre bu dört yöntemden birinin kullanılmasına kodlayıcı tarafından karar verilir. Gibbs rastgele alan modeline dayalı öngörücü doğrusal öngörücü ile değiştirilerek KKÇ'nin başarımmdaki değişiklik incelenmiştir. Ayrıca, herhangi bir öngörüye olan gereksinim de öngörü kullanmayan bir KKÇ gerçekleyip, başarımmı öngörüye dayalı KKÇ'lerin başarımları ile karşılaştırarak incelenmiştir. Bu çalışmada, sunulan KKÇ'nin varolan telefon hatlarından görüntü sinyali ile timinde kullanılabileceği gösterilmiştir. Ayrıca, Gibbs rastgele alan modeline dayalı öngörüyü kullanan KKÇ'nin doğrusal öngörüyü kullanan KKÇ 'ye göre daha başarılı olduğu gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler : Kodlayıcı/kod-çozücü çifti, vektör basanaklandırma, öngörü, Gibbs rastgele alanı. iv

ABSTRACT ADAPTIVE PREDICTION AND VECTOR QUANTIZATION BASED VERY LOW BIT RATE VIDEO CODEC Şennur Ulukuş M.S. in Electrical and Electronics Engineering Supervisors: Assoc. Prof. Levent Omrral and Assoc. Prof. A. Enis Çetin July, 1993 A very low bit rate video codec (coder/ decoder) based on motion compensa tion, adaptive prediction, vector quantization (VQ) and entropy coding, and a new prediction scheme based on Gibbs random field (GRF) model are pre sented. The codec is specifically designed for the video-phone application for which the main constraint is to transmit the coded bit stream via the existing telephone lines. Proposed codec can operate in the transmission bit rate inter val ranging from 8 to 32 Kbits/s which is defined as the very low bit rates for video coding. Four different coding strategies are adapted to the system, and depending on the characteristics of the image data in the block one of these coding methods is chosen by the coder. Linear prediction is implemented in the codec, and the performances of the two prediction schemes are compared at several transmission bit rates. The need for any prediction is also questioned, by implementing the same codec structure without prediction and comparing the performances of the codecs with prediction and without prediction. It is proved that the presented codec can be used in transmitting the video signal via the existing telephone network for the video-phone applications. Also, it is observed that the codec with GRF model based non-linear prediction has a better performance compared to the codec with linear prediction. Keywords : Codec,vector quantization, prediction, Gibbs random field. m