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铁路应急通信系统中视频压缩的关键技术研究
| 论文题名： | 铁路应急通信系统中视频压缩的关键技术研究 |
| 关键词： | 铁路应急通信;视频压缩;运动估计;峰值信噪比 |
| 摘要： | 随着铁路“十二五”发展规划的顺利实施，我国的高速铁路建设正处于突飞猛进的态势，与此同时建立健全的铁路应急救援体系对高速铁路运输安全来说至关重要。当今的铁路应急通信可实现在事发现场内部迅速搭建临时救援通信平台的功能，为抢险救援的指挥与协调工作提供丰富的语音和视频服务。其中救援指挥中心可以根据现场发来的实时视频信息，准确制定有效的救援预案，可见视频业务在应急救援体系中发挥着重要的作用。因此如何能够在保证视频图像质量的同时提高编码效率成为是应急通信视频业务研究的热点。本文在对铁路应急通信系统研究的基础上，主要分析了适用于应急通信视频压缩的H.264编码技术，着重对UMHexagonS算法的可优化点进行分析，并将宏块模式选择策略与搜索模板改进策略相结合，并且选择标准视频测试序列进行仿真分析。 首先，本文在对铁路应急通信系统深入研究的基础上，根据应急业务的传输协议，比较了铁路应急视频业务常用的MPEG-4和H.264两个视频压缩编码标准的性能，并进行仿真分析。综合考虑铁路应急业务的特殊性和复杂性，最终选择具有良好的网络适应性与较强抗干扰性的H.264编码方式作为本文铁路应急通信视频业务的压缩标准，并着重分析了H.264的主要技术。 其次，本文在阐述块匹配原理和匹配准则的同时，着重研究了经典的运动估计算法，深入剖析了FS、TSS、FSS、DS及HEXBS算法的搜索原理与实现过程。为了验证各个算法的性能，在同样条件下，选取Foreman_cif标准测试序列进行仿真实验，将TSS、FSS、DS、HEXBS经典运动估计算法与FS算法进行比较，分析各种算法的性能优劣。 最后，根据铁路应急通信系统中视频业务的可靠性和实时性要求，重点研究了UMHexagonS算法的主要技术与实现原理，通过仿真分析可知该算法同FS算法相比，同样条件下性能趋近于FS算法。但是多种搜索模板相结合的方式也使得该算法运算过程更为繁琐，继而本文从宏块分割模式的选择以及搜索模板的改进两个方面进行UMHexagonS可优化分析，结合全部的优化策略之后，选取三个不同运动程度的标准测试序列进行仿真分析。结果表明，与原UMHexagonS算法相比，基于上述联合方案的改进的UMHexagonS算法在保证视频质量的同时，显著提高了编码效率，有效保证了铁路应急通信视频业务的可靠性和实时性。 |
| 作者： | 高悦飞 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 郑玉甫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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