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HEVC视频压缩编码及自适应运动估计算法研究

作　者: 胡晓爽
导　师: 刘昱
学　校: 天津大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: HEVC 压缩 H.264/AVC 帧间预测运动矢量
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

信息技术的革新和芯片设备处理能力的不断提高，使视频压缩编码技术步入了持续高速发展的快车道。为顺应发展的新要求和新挑战，在两大国际标准制定组织的带领下，新一代视频压缩编码标准HEVC开始了进入了为期三年的制定阶段，并将于2013年1月份正式发布。HEVC视频压缩编码标准与现行的H.264/AVC标准相比，在继续沿用混合编码框架的基础上做出了很多的技术改进和算法优化，在处理高分辨率视频，如高清、超高清视频图像中具有很明显的性能优势。通过具体的编码实验和数据分析，HEVC标准在压缩性能上有非常明显的优势。本文对HEVC算法进行了相关的研究及具体编码性能比较。实验了不同分辨率、不同运动特征的视频序列在HEVC标准和H.264/AVC标准下的编码性能和压缩效率，对帧内预测和帧间预测算法的复杂度进行了分析，验证了HEVC标准与现行的H.264/AVC标准相比能有效增加编码效率，提高压缩性能。在深入研究HEVC帧间预测流程和相关算法的基础上，提出了一种基于图像运动特征的自适应运动估计算法。该算法主要是提取当前预测图像和相邻图像的运动特征，即运动矢量，通过这些运动特征对当前预测图像的运动搜索范围实现自适应的调整。实验表明，在常规配置下，本文提出的帧间自适应预测快速算法能节约40%以上的运动估计时间，极大地提高了HEVC标准在实际中的适用性。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-14
  1.1 HEVC 研究背景和发展现状  7-8
  1.2 视频编码标准发展历程  8-13
    1.2.1 H.26X 系列压缩标准简介  9-11
    1.2.2 MPEG 系列标准发展历程介绍  11-13
  1.3 本文的主要工作和整体结构  13-14
第二章 HEVC 算法分析及比较  14-24
  2.1 编码结构  14-18
    2.1.1 编码单元  15-17
    2.1.2 预测单元  17-18
    2.1.3 变换单元  18
  2.2 Slice（条带）和 Tile（片）结构  18-20
    2.2.1 Slice 和 Tile 结构  18-19
    2.2.2 波前并行处理  19-20
  2.3 帧内预测  20-22
  2.4 熵编码  22-23
    2.4.1 低复杂度熵编码  22-23
    2.4.2 高复杂度熵编码  23
  2.5 编码器配置  23-24
第三章 HEVC 帧间预测算法及运动特征自适应快速算法  24-39
  3.1 运动合并（Motion Merge）  24-27
    3.1.1 运动合并候选项  25
    3.1.2 空域合并候选项  25-26
    3.1.3 时域合并候选项  26-27
  3.2 运动矢量预测  27
  3.3 运动估计  27-29
    3.3.1 整像素精度运动搜索  28
    3.3.2 双向预测搜索  28-29
    3.3.3 快速搜索选项  29
  3.4 HEVC 帧间预测代码实现流程  29-30
  3.5 HEVC 帧间预测算法实验  30-34
  3.6 自适应运动估计算法  34-39
第四章实验和数据分析  39-53
  4.1 HEVC 与 H.264/AVC 对比实验  39-45
    4.1.1 实验环境配置和测试序列  39-41
    4.1.2 实验结果和数据分析  41-45
  4.2 帧间预测快速算法实验和分析  45-52
    4.2.1 实验环境配置和测试序列  45-46
    4.2.2 实验结果和数据分析  46-52
  4.3 结论  52-53
第五章总结与展望  53-56
  5.1 总结  53-54
  5.2 下一步研究重点  54
    5.2.1 运动特质提取  54
    5.2.2 经验系数值的优化  54
  5.3 HEVC 发展展望  54-56
参考文献  56-59
发表论文和参加科研情况说明  59-60
致谢  60

HEVC视频压缩编码及自适应运动估计算法研究

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