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基于H.264的变换编码和熵编码的研究

作　者: 赵博
导　师: 周山宏
学　校: 电子科技大学
专　业: 生物医学工程
关键词: H.264 离散余弦变换基于上下文的自适应变长编码基于上下文的自适应二进制算术编码
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 328次
引　用: 2次
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内容摘要

随着多媒体及计算机网络技术的高速发展,基于因特网的远程医疗系统的研究步伐也日益加快。视频压缩是远程医疗系统中的一项关键技术。本文主要研究国际视频标准H.264中的视频编码技术。在介绍了视频编码的基本理论和国际上两大系列视频标准的发展历程和技术特点后,本文描述了H.264视频标准的系统框架、对输入视频的格式要求和其中的关键技术:运动估计和补偿、帧内预测、变换与量化、去块效应滤波器、重排序和熵编码,明晰系统中各个部分的关联和各自所起到的作用。在此基础上,本文对变换编码和熵编码技术作了重点研究,包括:1.用提取乘法因子的思路设计一种一维8点的快速离散余弦变换。这种快速离散余弦变换算法通过提取变换核矩阵中的乘法因子,把乘法因子与量化部分结合,可以有效的减少离散余弦变换的计算量,相比其他的快速算法,具有很大的优势。2. H.264标准中不再使用传统的离散余弦变换,而是要求使用正变换和反变换完全匹配的整数离散余弦变换。本文首先推导出符合H.264标准的整数离散余弦变换;然后,在去相关性能、能量集中性能方面对整数离散余弦变换和传统离散余弦变换做比较,论证整数离散余弦变换所具有的优势。最后,进一步对整数离散余弦变换进行改进。3.基于上下文的自适应变长编码结合了霍夫曼编码和游程编码的思想,根据H.264标准的特性优化了熵编码设计。基于上下文的自适应二进制算术编码通过二进制化把待编码符号的数量降低为两个,通过上下文估算待编码符号的概率,不但降低了算术编码的复杂度,而且提高了压缩性能。本文分析设计这两种熵编码器,详细描述它们的编码流程。最后通过实验分析这两种熵编码算法,比较它们在算法复杂度和压缩性能方面的优劣。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-15
  1.1 视频编码技术基本概念  8-10
  1.2 视频标准发展历程  10-14
  1.3 本文研究的内容  14
  1.4 全文的结构安排  14-15
第二章相关理论基础  15-24
  2.1 H.264 编码器框架  15-16
  2.2 色彩空间与视频格式  16-18
  2.3 运动估计和补偿  18-20
  2.4 帧内预测  20-21
  2.5 变换与量化  21-22
  2.6 去块效应滤波器  22
  2.7 重排序  22-23
  2.8 熵编码  23
  2.9 小结  23-24
第三章离散余弦变换  24-38
  3.1 K-L 变换的基本原理  24-25
  3.2 离散余弦变换的基本原理  25-26
  3.3 8×8 离散余弦变换的快速算法  26-30
  3.4 4×4 整数离散余弦变换  30-37
  3.5 小结  37-38
第四章熵编码技术  38-58
  4.1 信息理论基础  38-39
  4.2 基本的熵编码技术  39-44
  4.3 指数哥伦布编码  44-46
  4.4 基于上下文的自适应变长编码CAVLC  46-49
  4.5 基于上下文的自适应二进制算术编码CABAC  49-56
  4.6 实验结果  56-57
  4.7 小结  57-58
第五章结论和展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-63
附录1  63-68
附录2  68-75
攻硕期间取得的研究成果  75-76

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