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华中科技大学流媒体技术课程报告.doc

发布时间：2022-06-28 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.67M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    华 中 科 技 大 学 研 究 生 课 程 考 试 答 题 本 考生姓名 考生学号 系、年级 类 别 考试科目 流媒体技术 考试日期 2017 年 12 月 18 日
    评 分 题 号 得 分 题 号 得 分 1 2 3 4 5 总 分： 评 卷 人： 注：1、无评卷人签名试卷无效。 2、必须用钢笔或圆珠笔阅卷，使用红色。用铅笔阅卷无效。
    2017 年秋季《流媒体技术》试题 此页必须单面打印, 装订在封一封二之后. 其它页面必须双面打印. 1. (1) 请写出 JPEG 压缩编码的量化矩阵. 针对不同频率分量的 DCT 系数, 分析不同的量化策略. (2) 在提供的图像中任选一幅, 量化参数为 0.5, 请给出 Y 分量经过 DCT 变换、量化以及反变换 后的结果. (要求贴原图, 保持版面美观整洁) (3) 对原图的 RGB 分量分别做 DCT 变换、量化、反量化、反变换, 量化参数选 1、2、4、8, 计 算平均每个像素的 bit 数与 PSNR. (用电子表格列出) (4) 对原图的 YUV 分量分别做 DCT 变换、量化、反量化、反变换, 量化参数选 1、2、4、8, 计 算平均每个像素的 bit 数与 PSNR. (用电子表格列出) (5) 在量化参数 1、2、4、8 下分别计算 RGB 分量三者的平均 bit 数与 PSNR, 并画出一条 Rate Distortion 曲线. 在量化参数 1、2、4、8 下分别计算 YUV 分量三者的平均 bit 数与 PSNR, 并 画出一条 Rate Distortion 曲线. 通过对 RD 曲线的分析, 说明为什么在压缩编码时需要把 RGB 格式的图像转换到 YUV 格式. (6) 请借助于图像的显著性分析, 找出图像中的感兴趣区域, 并贴出原图与检测结果. 设计一种 有差别的量化方案, 在量化参数选 4 时, 分析 Y 分量在有差别量化与无差别量化时的 RD 性 能与主观质量的差别. (1) 请画出任意一种尺度函数与小波函数. (Matlab 画图, 存为 EMF 图像格式再贴入答题纸) (2) 请通过程序分析, 写出画以上波形的基本算法与流程. (1) 在提供的 3 层径向基函数网络基础上, 实现 4 层的学习, 并贴出增加层的反向传播代码. (2) 贴出 1 万次迭代后的学习误差图 (Matlab 画图, 存为 EMF 图像格式再贴入答题纸)? (3) 如果把径向基函数网络改成深度卷积网, 请问需要对径向基函数网络做哪些改变, 从输入数 据的格式、核函数的形式、核函数与特征图之间的操作、各层 δ 在反向传播时候与核函数间 的操作等方面展开. (4) 以提供的软件 DemoCNN 为平台, 在 RGB 与 Lab 颜色空间下预测某幅图像的关注区域(贴原 图与检测结果图), 并进一步说明哪种颜色空间更适合于解决视频内容的优先传输问题. (1) 根据提供的论文, 简述 BPS 显著性检测的基本原理. 并回答一般有哪些通用的测试数据集? (2) 任选一幅提供的图像, 用嵌入在 DemoSeamCarving 中的显著性检测算法做图像显著性检测, 并贴出原图与显著性检测的结果. 以 Ground truth 为依据, 画出检测结果的 ROC 曲线. (1) 请回答视频在 YUV 颜色空间中的 4:2:0 与 4:2:2 格式是什么意思? (2) 请回答分辨率格式为 CIF 的视频画面的边长, 并分析它们为什么会是 16 的倍数. (3) 请用 JM 参考软件, 任选一个 CIF 大小的 4:2:0 的 YUV 格式的视频序列, 在量化参数为 20、 24、28、32 时, 计算在各个量化参数下的 PSNR 与 Bite rate, 并画出 RD 曲线? 2. 3. 4. 5. (4) 请分析在不同量化参数下的编码的速度. 并用率失真公式 J D Rλ = + 解释量化参数与编码速度 之间的关系.
    题 号 回 答 内 容 得 分 1.（1）JEPG 压缩编码的量化矩阵： 低压缩量化矩阵： 16 12 14 14 18 24 49 72 11 12 13 17 22 35 64 92 10 14 16 22 37 55 78 95 16 19 24 29 56 64 87 98 24 26 40 51 68 81 103 112 40 58 57 87 109 104 121 100 51 60 69 80 103 113 120 103 61 55 56 62 77 92 101 99 高压缩量化矩阵： 17 18 24 47 99 99 99 99 18 21 26 66 99 99 99 99 24 26 66 99 99 99 99 99 47 66 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 针对不同频率分量的 DCT 系数，不同的量化策略： 所谓量化就是用像素值/量化表对应值（量化步长）所得的结果。由于 量化表左上角的值较小，右上角的值较大，这样就起到了保持低频分量，抑 制高频分量的目的。JEPG 使用的颜色是 YUV 格式。所说的量化表通常有 两张，一张是针对 Y 的（低压缩），另一张是针对 UV 的（高压缩）；因为 Y 分量相比 UV 分量对人眼更重要，因此我们对 Y 采用细量化，对 UV 采用 粗量化，可进一步提高压缩比。 比如低压缩量化表，最右下角的高频÷99，这样原先 DCT 后[-127,127] 的范围就接近变成了[-1,1]，固然减少了码字（从 8 位减至 1 位）。这样做， 也是为了在一定程度上得到相对清晰的图像和更高的压缩率。另一个重要原 因是所有的图片的点与点之间会有一个色彩过渡的过程，而大量的图象信息 被包含在低频率空间中，经过 DCT 处理后,在高频率部分将出现大量连续的 零。
    1.（2）选择原图： 对 Y 分量做 DCT 变换： 量化后：
    反变化后： 1.(3)选用 1.(2)的原图，对原图的 RGB 分量分别做 DCT 变换、量化、反量化、反变 换，平均每个像素的 bit 数与 PSNR 如下表： 2 1.22347 27.5328 1.22277 27.5126 1.21106 27.532 量化参数 bit/pixels PSNR（dB） bit 数 PSNR（dB） bit 数 PSNR（dB） 4 0.740116 25.5587 0.735881 25.5538 0.731628 25.5743 8 0.404041 23.4939 0.401494 23.4945 0.397173 23.5003 R 分量 G 分量 B 分量 1 1.90604 29.4295 1.90958 29.3764 1.88584 29.468
    1.(4)选用 1.(2)的原图，对原图的 YUV 分量分别做 DCT 变换、量化、反量化、反变 换，平均每个像素的 bit 数与 PSNR 如下表： 2 1.22144 27.496 0.244173 43.1988 0.280874 42.4974 量化参数 bit/pixels PSNR（dB） bit 数 PSNR（dB） bit 数 PSNR（dB） 1 1.91776 29.3271 0.332073 47.6061 0.372814 46.4747 4 0.73308 25.5422 0.183102 39.1537 0.207225 37.5865 Y 分量 U 分量 V 分量 8 0.39866 23.4947 0.148371 35.6693 0.155602 33.1713 1.(5) a)在量化参数 1、2、4、8 下分别计算 RGB 分量三者的平均 bit 数与 PSNR， 如下表所示，并画出一条 Rate Distortion 曲线如下图所示： b）在量化参数 1、2、4、8 下分别计算 YUV 分量三者的平均 bit 数与 PSNR， 如下表所示，并画出一条 Rate Distortion 曲线如下图所示： 量化参数 bit/pixels PSNR（dB） bit 数 PSNR（dB） bit 数 PSNR（dB） 表:RGB 分量三者的平均 bit 数与 PSNR 1 1.90604 29.4295 1.90958 29.3764 1.88584 29.468 2 1.22347 27.5328 1.22277 27.5126 1.21106 27.532 4 0.740116 25.5587 0.735881 25.5538 0.731628 25.5743 8 0.404041 23.4939 0.401494 23.4945 0.397173 23.5003 表:YUV 分量三者的平均 bit 数与 PSNR 量化参数 bit/pixels PSNR（dB） bit 数 PSNR（dB） bit 数 PSNR（dB） 1 1.91776 29.3271 0.332073 47.6061 0.372814 46.4747 2 1.22144 27.496 0.244173 43.1988 0.280874 42.4974 4 0.73308 25.5422 0.183102 39.1537 0.207225 37.5865 8 0.39866 23.4947 0.148371 35.6693 0.155602 33.1713 R 分量 G 分量 B 分量 Y 分量 U 分量 V 分量 平均值 1.068417 26.5037 1.067431 26.4843 1.056425 26.5187 平均值 1.06774 26.465 0.22693 41.407 0.254129 39.9325
    图：RGB 分量 Rate Distortion 曲线 图：YUV 分量 Rate Distortion 曲线 c) 通过对 RD 曲线的分析，说明为什么在压缩编码时需要把 RGB 格式的图 像转化为 YUV 格式？ 答：PSNR 反应保留图片的信息量，bit 数反应了存储每个像素所用的
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