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H.264视频编码运动估计算法研究

作　者: 姚玉兵
导　师: 陆中成
学　校: 华东理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: H.264 视频编码运动估计 UMHexagonS算法
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着多媒体技术和网络的飞速发展,作为信息的核心载体之一视频,因为能给人最直观的视觉感受,所以得到了最广泛的应用,最常见的有视频会议,视频网站等。由于视频信息量巨大,如何对视频数据进行压缩编码再传输变得尤其重要,基于此人们不断提出改进的视频压缩标准,从最初的MPEG-1到最新的H.264视频压缩标准。实验表明,在保证相同的重建图像质量下,与H.263和MPEG-4相比,H.264能够减少50%的码率,不过这也极大的增加了运算量。作为视频编码的核心技术,运动估计是编码过程中最复杂和最耗时的过程。统计数据表明,在H.264编码中,运动估计大约要占用整个视频编码时间的60%～80%,参考帧选取的越多,占用时间也越多。因此,对运动估计算法进行研究,对整个视频压缩过程是非常有必要的。本文首先介绍了课题研究背景和各种视频标准,紧接着对H.264视频编码基本概念、编解码原理和关键编码技术做了详细的分析,然后重点阐述了基于块匹配的运动估计基本原理和几种经典的快速运动估计算法,并在JM10.1的测试模型下,对几种典型的运动估计算法做了性能测试和数据对比,最后提出了一种改进型的UMHexagonS算法,与当前的UMHexagonS算法相比,其在编码质量没有明显下降的情况下,其搜索时间(ms)减少了10%左右,提高了编码效率。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-13
  1.1 课题背景  9
  1.2 视频压缩要求性和可能性  9
    1.2.1 视频压缩要求性  9
    1.2.2 视频压缩可能性  9
  1.3 视频编码标准  9-11
    1.3.1 MPEG系列标准介绍  10-11
    1.3.2 H.26x系列标准介绍  11
  1.4 论文主要工作  11-13
第2章 H.264/AVC视频编码  13-37
  2.1 H.264视频编码概念简介  13-18
    2.1.1 时间抽样和空间抽样  13-14
    2.1.2 H.264视频存储格式YUV  14-16
    2.1.3 图像帧类型  16-17
    2.1.4 H.264档次(Profile)和级别(Level)  17-18
  2.2 H.264视频编码技术  18-22
    2.2.1 H.264分层设计  18-20
    2.2.2 H.264编码器分析  20-22
    2.2.3 H.264解码器分析  22
  2.3 H.264视频编码关键点分析  22-36
    2.3.1 帧内预测  22-27
    2.3.2 帧间预测  27-31
    2.3.3 整数变换和可变步长量化  31-34
    2.3.4 熵编码  34-36
  2.4 本章小结  36-37
第3章基于块匹配的运动估计算法  37-45
  3.1 运动估计算法简介  37-38
  3.2 基于块的运动估计原理  38-39
  3.3 块大小选择  39-40
  3.4 块匹配准则  40-41
  3.5 初始搜索点预测  41-42
  3.6 搜索策略  42-43
  3.7 算法指标评价  43-44
  3.8 本章小结  44-45
第4章经典运动估计算法分析  45-60
  4.1 经典算法研究  45-56
    4.1.1 全搜索算法  45-46
    4.1.2 三步搜索算法  46-47
    4.1.3 菱形搜索算法  47-49
    4.1.4 六边形搜索算法  49
    4.1.5 运动矢量场自适应搜索算法  49-51
    4.1.6 UMHexagonS算法  51-53
    4.1.7 EPZS算法  53-56
  4.2 实验结果及数据分析  56-58
    4.2.1 实验数据表  57-58
    4.2.2 数据分析  58
  4.3 本章小结  58-60
第5章改进的UMHexagons算法  60-74
  5.1 算法分析  60-62
    5.1.1 算法参数  60-61
    5.1.2 算法改进  61
    5.1.3 算法步骤  61-62
  5.2 算法流程图  62-65
  5.3 实验结果和数据分析  65-73
    5.3.1 实验数据表  66-67
    5.3.2 实验结果图  67-68
    5.3.3 实验图像帧  68-72
    5.3.4 数据分析  72-73
  5.4 本章小结  73-74
第6章总结与展望  74-75
  6.1 总结  74
  6.2 展望  74-75
参考文献  75-78
致谢  78

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