在本文中，我们考虑了神经视频压缩（NVC）中位分配的问题。由于帧参考结构，使用相同的R-D（速率）权衡参数$ \ lambda $的当前NVC方法是次优的，这带来了位分配的需求。与以前基于启发式和经验R-D模型的方法不同，我们建议通过基于梯度的优化解决此问题。具体而言，我们首先提出了一种基于半损坏的变异推理（SAVI）的连续位实现方法。然后，我们通过更改SAVI目标，使用迭代优化提出了一个像素级隐式分配方法。此外，我们基于NVC的可区分特征得出了精确的R-D模型。我们通过使用精确的R-D模型证明其等效性与位分配的等效性来展示我们的方法的最佳性。实验结果表明，我们的方法显着改善了NVC方法，并且胜过现有的位分配方法。我们的方法是所有可区分NVC方法的插件，并且可以直接在现有的预训练模型上采用。

在本文中，我们研究了神经视频压缩（NVC）中位分配的问题。首先，我们揭示了最近声称是最佳的位分配方法实际上是由于其实施而是最佳的。具体而言，我们发现其亚典型性在于半损坏的变异推理（SAVI）对潜在的不正确的应用，具有非物质变异后验。然后，我们表明，在非因素潜伏期上校正的SAVI校正版本需要递归地通过梯度上升应用后传播，这是我们得出校正后的最佳位分配算法的。由于校正位分配的计算不可行性，我们设计了有效的近似值以使其实用。经验结果表明，我们提出的校正显着改善了R-D性能和比特率误差的错误分配，并且比所有其他位分配方法都大大提高了。源代码在补充材料中提供。

神经图像压缩（NIC）的表现优于传统图像编解码器（R-D）性能。但是，它通常需要R-D曲线上每个点的专用编码器对，这极大地阻碍了其实际部署。尽管最近的一些作品通过有条件的编码实现了比特率控制，但它们在训练过程中施加了强大的先验，并提供了有限的灵活性。在本文中，我们提出了代码编辑，这是一种基于半损坏的推理和自适应量化的NIC的高度灵活的编码方法。我们的工作是可变比特率NIC的新范式。此外，实验结果表明，我们的方法超过了现有的可变速率方法，并通过单个解码器实现了ROI编码和多功能权衡。

本文考虑了有损神经图像压缩（NIC）的问题。当前的最新方法（SOTA）方法采用近似量化噪声的后部均匀的后方，单样本估计量近似于证据下限（ELBO）的梯度。在本文中，我们建议用多个样本重要性加权自动编码器（IWAE）目标训练NIC，该目标比Elbo更紧，并随着样本量的增加而收敛至对数的可能性。首先，我们确定NIC的均匀后验具有特殊的特性，这会影响IWAE目标的Pathiswise和得分函数估计器的方差和偏差。此外，从梯度差异的角度来看，我们提供了有关NIC中通常采用的技巧的见解。基于这些分析，我们进一步提出了多样本NIC（MS-NIC），这是NIC的IWAE靶标。实验结果表明，它改善了SOTA NIC方法。我们的MS-NIC是插件，可以轻松扩展到其他神经压缩任务。

我们引入基于实例自适应学习的视频压缩算法。在要传输的每个视频序列上，我们介绍了预训练的压缩模型。最佳参数与潜在代码一起发送到接收器。通过熵编码在合适的混合模型下的参数更新，我们确保可以有效地编码网络参数。该实例自适应压缩算法对于基础模型的选择是不可知的，并且具有改进任何神经视频编解码器的可能性。在UVG，HEVC和XIPH数据集上，我们的CODEC通过21％至26％的BD速率节省，提高了低延迟尺度空间流量模型的性能，以及最先进的B帧模型17至20％的BD速率储蓄。我们还证明了实例 - 自适应FineTuning改善了域移位的鲁棒性。最后，我们的方法降低了压缩模型的容量要求。我们表明它即使在将网络大小减少72％之后也能实现最先进的性能。

学习的视频压缩最近成为开发高级视频压缩技术的重要研究主题，其中运动补偿被认为是最具挑战性的问题之一。在本文中，我们通过异质变形补偿策略（HDCVC）提出了一个学识渊博的视频压缩框架，以解决由单尺度可变形的特征域中单尺可变形核引起的不稳定压缩性能的问题。更具体地说，所提出的算法提取物从两个相邻框架中提取的算法提取物特征来估算估计内容自适应的异质变形（Hetdeform）内核偏移量，而不是利用光流或单尺内核变形对齐。然后，我们将参考特征转换为HetDeform卷积以完成运动补偿。此外，我们设计了一个空间 - 邻化的分裂归一化（SNCDN），以实现更有效的数据高斯化结合了广义分裂的归一化。此外，我们提出了一个多框架增强的重建模块，用于利用上下文和时间信息以提高质量。实验结果表明，HDCVC比最近最新学习的视频压缩方法取得了优越的性能。

We describe an end-to-end trainable model for image compression based on variational autoencoders. The model incorporates a hyperprior to effectively capture spatial dependencies in the latent representation. This hyperprior relates to side information, a concept universal to virtually all modern image codecs, but largely unexplored in image compression using artificial neural networks (ANNs). Unlike existing autoencoder compression methods, our model trains a complex prior jointly with the underlying autoencoder. We demonstrate that this model leads to state-of-the-art image compression when measuring visual quality using the popular MS-SSIM index, and yields rate-distortion performance surpassing published ANN-based methods when evaluated using a more traditional metric based on squared error (PSNR). Furthermore, we provide a qualitative comparison of models trained for different distortion metrics.

尽管在图像生成方面广泛进展，但在应用于无损压缩时，深度生成模型是次优。例如，由于其潜在变量，诸如VAE的模型遭受压缩成本开销，其潜在的变量只能被部分地消除，这些方案诸如位编码，导致单个样本压缩率不良。为了克服这些问题，我们建立了一类新的易旧的无损压缩模型，允许有效的编码和解码：概率电路（PC）。这些是一类神经网络，涉及$ | $ COWS $ COMPUTIONATION单位，支持高效的$ D $特征尺寸的任意子集，从而实现有效的算术编码。我们推出了有效的编码和解码方案，即有时间复杂度$ \ mathcal {o}（\ log（d）\ cdot | p | p |）$，其中天真的方案在$ d $和$ | p | $ ，使方法高度可扩展。经验，我们的PC基（DE）压缩算法比实现类似比特率的神经压缩算法更快地运行5-20倍。通过缩放传统的PC结构学习管道，我们在诸如MNIST之类的图像数据集上实现了最先进的结果。此外，PC可以自然地与现有的神经压缩算法集成，以改善在自然图像数据集上的这些基础模型的性能。我们的结果突出了非标准学习架构可能对神经数据压缩的潜在影响。

最近的工作表明，变异自动编码器（VAE）与速率失真理论之间有着密切的理论联系。由此激发，我们从生成建模的角度考虑了有损图像压缩的问题。从最初是为数据（图像）分布建模设计的Resnet VAE开始，我们使用量化意识的后验和先验重新设计其潜在变量模型，从而实现易于量化和熵编码的图像压缩。除了改进的神经网络块外，我们还提出了一类强大而有效的有损图像编码器类别，超过了自然图像（有损）压缩的先前方法。我们的模型以粗略的方式压缩图像，并支持并行编码和解码，从而在GPU上快速执行。

离散图形模型的状态空间的规模对于深度学习时代的模型能力至关重要。基于动态编程（DP）的推断通常使用少量状态（通常小于数百个）。在这项工作中，我们提出了一系列随机动态编程（RDP）算法，用于将结构化模型缩放到成千上万的潜在状态。我们的方法广泛适用于基于经典的DP的推断（分区，边缘，重物，熵，.ETC）和不同的图形结构（链条，树木，更一般的超图）。它还与自动分化兼容，因此可以与神经网络无缝集成，并使用基于梯度的优化器学习。我们的核心技术是随机化，它是限制和重新重量DP在小型节点的小型子集上，导致计算级数的计算。我们进一步实现了利用RAO-Blackwellization和Implance采样的低偏差和差异。不同图表不同推论的实验证明了我们方法的准确性和效率。此外，使用RDP培训缩放结构VAE时，它在测试可能性方面优于基线，并且成功地防止后塌陷。

Conventional video compression approaches use the predictive coding architecture and encode the corresponding motion information and residual information. In this paper, taking advantage of both classical architecture in the conventional video compression method and the powerful nonlinear representation ability of neural networks, we propose the first end-to-end video compression deep model that jointly optimizes all the components for video compression. Specifically, learning based optical flow estimation is utilized to obtain the motion information and reconstruct the current frames. Then we employ two auto-encoder style neural networks to compress the corresponding motion and residual information. All the modules are jointly learned through a single loss function, in which they collaborate with each other by considering the trade-off between reducing the number of compression bits and improving quality of the decoded video. Experimental results show that the proposed approach can outperform the widely used video coding standard H.264 in terms of PSNR and be even on par with the latest standard H.265 in terms of MS-SSIM. Code is released at https://github.com/GuoLusjtu/DVC. * Corresponding author (a) Original frame (Bpp/MS-SSIM) (b) H.264 (0.0540Bpp/0.945) (c) H.265 (0.082Bpp/0.960) (d) Ours ( 0.0529Bpp/ 0.961

速率 - 失真（R-D）函数，信息理论中的关键数量，其特征在于，通过任何压缩算法，通过任何压缩算法将数据源可以压缩到保真标准的基本限制。随着研究人员推动了不断提高的压缩性能，建立给定数据源的R-D功能不仅具有科学的兴趣，而且还在可能的空间上揭示了改善压缩算法的可能性。以前的解决此问题依赖于数据源上的分布假设（Gibson，2017）或仅应用于离散数据。相比之下，本文使得第一次尝试播放常规（不一定是离散的）源仅需要i.i.d的算法的算法。数据样本。我们估计高斯和高尺寸香蕉形源的R-D三明治界，以及GaN生成的图像。我们在自然图像上的R-D上限表示在各种比特率的PSNR中提高最先进的图像压缩方法的性能的空间。

我们提出了一种压缩具有隐式神经表示的全分辨率视频序列的方法。每个帧表示为映射坐标位置到像素值的神经网络。我们使用单独的隐式网络来调制坐标输入，从而实现帧之间的有效运动补偿。与一个小的残余网络一起，这允许我们有效地相对于前一帧压缩p帧。通过使用学习的整数量化存储网络权重，我们进一步降低了比特率。我们呼叫隐式像素流（IPF）的方法，提供了几种超简化的既定神经视频编解码器：它不需要接收器可以访问预先磨普的神经网络，不使用昂贵的内插基翘曲操作，而不是需要单独的培训数据集。我们展示了神经隐式压缩对图像和视频数据的可行性。

本文基于条件增强归一化流（ANF），介绍了一种基于端到端的学习视频压缩系统，称为CANF-VC。大多数博学的视频压缩系统采用与传统编解码器相同的基于混合的编码体系结构。关于条件编码的最新研究表明，基于混合的编码的亚地区，并为深层生成模型打开了在创建新编码框架中发挥关键作用的机会。 CANF-VC代表了一种新的尝试，该尝试利用条件ANF学习有条件框架间编码的视频生成模型。我们之所以选择ANF，是因为它是一种特殊类型的生成模型，其中包括各种自动编码器作为一种特殊情况，并且能够获得更好的表现力。 CANF-VC还将条件编码的想法扩展到运动编码，形成纯粹的条件编码框架。对常用数据集的广泛实验结果证实了CANF-VC对最新方法的优越性。

In recent years, neural image compression (NIC) algorithms have shown powerful coding performance. However, most of them are not adaptive to the image content. Although several content adaptive methods have been proposed by updating the encoder-side components, the adaptability of both latents and the decoder is not well exploited. In this work, we propose a new NIC framework that improves the content adaptability on both latents and the decoder. Specifically, to remove redundancy in the latents, our content adaptive channel dropping (CACD) method automatically selects the optimal quality levels for the latents spatially and drops the redundant channels. Additionally, we propose the content adaptive feature transformation (CAFT) method to improve decoder-side content adaptability by extracting the characteristic information of the image content, which is then used to transform the features in the decoder side. Experimental results demonstrate that our proposed methods with the encoder-side updating algorithm achieve the state-of-the-art performance.

变异推理（VI）的核心原理是将计算复杂后概率密度计算的统计推断问题转换为可拖动的优化问题。该属性使VI比几种基于采样的技术更快。但是，传统的VI算法无法扩展到大型数据集，并且无法轻易推断出越野数据点，而无需重新运行优化过程。该领域的最新发展，例如随机，黑框和摊销VI，已帮助解决了这些问题。如今，生成的建模任务广泛利用摊销VI来实现其效率和可扩展性，因为它利用参数化函数来学习近似的后验密度参数。在本文中，我们回顾了各种VI技术的数学基础，以构成理解摊销VI的基础。此外，我们还概述了最近解决摊销VI问题的趋势，例如摊销差距，泛化问题，不一致的表示学习和后验崩溃。最后，我们分析了改善VI优化的替代差异度量。

在本文中，我们提出了一类新的高效的深源通道编码方法，可以在非线性变换下的源分布下，可以在名称非线性变换源通道编码（NTSCC）下收集。在所考虑的模型中，发射器首先了解非线性分析变换以将源数据映射到潜伏空间中，然后通过深关节源通道编码将潜在的表示发送到接收器。我们的模型在有效提取源语义特征并提供源通道编码的侧面信息之前，我们的模型包括强度。与现有的传统深度联合源通道编码方法不同，所提出的NTSCC基本上学习源潜像和熵模型，作为先前的潜在表示。因此，开发了新的自适应速率传输和高辅助辅助编解码器改进机制以升级深关节源通道编码。整个系统设计被制定为优化问题，其目标是最小化建立感知质量指标下的端到端传输率失真性能。在简单的示例源和测试图像源上，我们发现所提出的NTSCC传输方法通常优于使用标准的深关节源通道编码和基于经典分离的数字传输的模拟传输。值得注意的是，由于其剧烈的内容感知能力，所提出的NTSCC方法可能会支持未来的语义通信。

Neural compression offers a domain-agnostic approach to creating codecs for lossy or lossless compression via deep generative models. For sequence compression, however, most deep sequence models have costs that scale with the sequence length rather than the sequence complexity. In this work, we instead treat data sequences as observations from an underlying continuous-time process and learn how to efficiently discretize while retaining information about the full sequence. As a consequence of decoupling sequential information from its temporal discretization, our approach allows for greater compression rates and smaller computational complexity. Moreover, the continuous-time approach naturally allows us to decode at different time intervals. We empirically verify our approach on multiple domains involving compression of video and motion capture sequences, showing that our approaches can automatically achieve reductions in bit rates by learning how to discretize.

Neural fields, also known as coordinate-based or implicit neural representations, have shown a remarkable capability of representing, generating, and manipulating various forms of signals. For video representations, however, mapping pixel-wise coordinates to RGB colors has shown relatively low compression performance and slow convergence and inference speed. Frame-wise video representation, which maps a temporal coordinate to its entire frame, has recently emerged as an alternative method to represent videos, improving compression rates and encoding speed. While promising, it has still failed to reach the performance of state-of-the-art video compression algorithms. In this work, we propose FFNeRV, a novel method for incorporating flow information into frame-wise representations to exploit the temporal redundancy across the frames in videos inspired by the standard video codecs. Furthermore, we introduce a fully convolutional architecture, enabled by one-dimensional temporal grids, improving the continuity of spatial features. Experimental results show that FFNeRV yields the best performance for video compression and frame interpolation among the methods using frame-wise representations or neural fields. To reduce the model size even further, we devise a more compact convolutional architecture using the group and pointwise convolutions. With model compression techniques, including quantization-aware training and entropy coding, FFNeRV outperforms widely-used standard video codecs (H.264 and HEVC) and performs on par with state-of-the-art video compression algorithms.

对于许多技术领域的专业用户，例如医学，遥感，精密工程和科学研究，无损和近乎无情的图像压缩至关重要。但是，尽管在基于学习的图像压缩方面的研究兴趣迅速增长，但没有发表的方法提供无损和近乎无情的模式。在本文中，我们提出了一个统一而强大的深层损失加上残留（DLPR）编码框架，以实现无损和近乎无情的图像压缩。在无损模式下，DLPR编码系统首先执行有损压缩，然后执行残差的无损编码。我们在VAE的方法中解决了关节损失和残留压缩问题，并添加残差的自回归上下文模型以增强无损压缩性能。在近乎荒谬的模式下，我们量化了原始残差以满足给定的$ \ ell_ \ infty $错误绑定，并提出了可扩展的近乎无情的压缩方案，该方案适用于可变$ \ ell_ \ infty $ bunds而不是训练多个网络。为了加快DLPR编码，我们通过新颖的编码环境设计提高了算法并行化的程度，并以自适应残留间隔加速熵编码。实验结果表明，DLPR编码系统以竞争性的编码速度实现了最先进的无损和近乎无效的图像压缩性能。