Learned video compression (LVC) has witnessed remarkable advancements in recent years. Similar as the traditional video coding, LVC inherits motion estimation/compensation, residual coding and other modules, all of which are implemented with neural networks (NNs). However, within the framework of NNs and its training mechanism using gradient backpropagation, most existing works often struggle to consistently generate stable motion information, which is in the form of geometric features, from the input color features. Moreover, the modules such as the inter-prediction and residual coding are independent from each other, making it inefficient to fully reduce the spatial-temporal redundancy. To address the above problems, in this paper, we propose a novel Spatial-Temporal Transformer based Video Compression (STT-VC) framework. It contains a Relaxed Deformable Transformer (RDT) with Uformer based offsets estimation for motion estimation and compensation, a Multi-Granularity Prediction (MGP) module based on multi-reference frames for prediction refinement, and a Spatial Feature Distribution prior based Transformer (SFD-T) for efficient temporal-spatial joint residual compression. Specifically, RDT is developed to stably estimate the motion information between frames by thoroughly investigating the relationship between the similarity based geometric motion feature extraction and self-attention. MGP is designed to fuse the multi-reference frame information by effectively exploring the coarse-grained prediction feature generated with the coded motion information. SFD-T is to compress the residual information by jointly exploring the spatial feature distributions in both residual and temporal prediction to further reduce the spatial-temporal redundancy. Experimental results demonstrate that our method achieves the best result with 13.5% BD-Rate saving over VTM.


翻译:学习型视频压缩(LVC)近年来取得了显著进展。与传统视频编码类似,LVC继承了运动估计/补偿、残差编码等模块,这些模块均通过神经网络实现。然而,在神经网络框架及其基于梯度反向传播的训练机制下,现有方法往往难以从输入的颜色特征中持续生成稳定的运动信息(以几何特征形式呈现)。此外,帧间预测与残差编码等模块彼此独立,导致难以充分降低时空冗余。针对上述问题,本文提出了一种新颖的时空Transformer视频压缩(STT-VC)框架。该框架包含:用于运动估计与补偿的松弛可变形Transformer(RDT),其采用基于Uformer的偏移估计;基于多参考帧的多粒度预测(MGP)模块用于预测精化;以及基于空间特征分布先验的Transformer(SFD-T)用于高效的时序-空间联合残差压缩。具体而言,RDT通过深入探究基于相似性的几何运动特征提取与自注意力机制之间的关系,实现了帧间运动信息的稳定估计。MGP通过有效融合编码运动信息生成的粗粒度预测特征,实现了多参考帧信息的融合。SFD-T通过联合探索残差与时序预测中的空间特征分布来压缩残差信息,从而进一步降低时空冗余。实验结果表明,本方法相较于VTM实现了13.5%的BD-Rate节省,达到了最优性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月2日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月2日
Arxiv
12+阅读 · 2020年6月20日
SlowFast Networks for Video Recognition
Arxiv
19+阅读 · 2018年12月10日
Arxiv
10+阅读 · 2017年7月4日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | 自回归Boltzmann生成器重塑分子采样
专知会员服务
0+阅读 · 57分钟前
GNN跨域综述:从消息传递到图基础模型
专知会员服务
0+阅读 · 59分钟前
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
11+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月2日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月2日
Arxiv
12+阅读 · 2020年6月20日
SlowFast Networks for Video Recognition
Arxiv
19+阅读 · 2018年12月10日
Arxiv
10+阅读 · 2017年7月4日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员