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H.264/AVC视频编码标准中预测模式快速选择算法研究

作　者: 陈立华
导　师: 李建华
学　校: 大连理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: H.264/AVC 模式选择帧内预测帧间预测率失真优化
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 48次
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内容摘要

H.264/AVC是由国际电信联盟ITU-T的视频编码专家组VCEG和国际标准化组织ISO/IEC的活动图像专家组MPEG联合制定的视频编码新标准,其目的是为了提高图像的压缩效率和改进重建图像质量。但是H.264/AVC视频编码的高压缩率是以其算法的高复杂度为代价的,巨大的运算量成为其广泛应用的瓶颈,因此,降低计算复杂度成为其研究的热点。本文首先对H.264/AVC视频编码标准进行了深入研究,总结了其编码原理,并阐述了它与以往编码标准不同的新的关键技术。然后,针对标准中最优预测模式的选择方法进行了深入分析与研究,并在此基础上,提出了计算复杂度低的预测模式选择快速算法。在帧内模式下,针对16×16宏块在纹理特征丰富区域要细分为16个4×4像素块并且每个4×4块都有9种预测模式进行编码预测,占用了很多编码时间的问题,提出了先根据图像内部信息的变化剧烈程度在Intra₄×4和Intra₁6×16中做出选择,又针对Intra₄×4部分提出了既利用子块的位置信息,又利用SATD和RD之间的高相关性来缩小模式选择范围,同时又基本保持了H.264/AVC的编码性能的新算法。实验结果证明,该算法在只增加很少比特率的情况下,编码速度提高了约65%。在帧间模式下,提出了两种帧间模式选择快速算法。一种是基于宏块内容的快速帧间算法。该算法通过一定的准则判断出当前宏块处于什么样的区域,从而决定当前宏块的预测模式范围。从实验数据可知,该算法在峰值信噪比下降的特别小,码率也基本没有变化的情况下,编码速度提高了约18%。另一种是利用相邻块最优预测模式间的相关性和当前宏块各预测模式之间的相关性来缩小模式搜索范围,从而达到降低计算复杂度的目的。由实验结果可知,该算法在保证了图像质量基本没有变化的情况下,编码时间减少了约19.5%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 研究背景和意义  8
  1.2 视频编码技术介绍  8-10
    1.2.1 概述  8-9
    1.2.2 常用的图像视频编码方法的分类  9
    1.2.3 图像质量评价体系  9-10
  1.3 视频编码标准简介  10-12
  1.4 本文的研究内容和组织结构  12-13
2 H.264/AVC视频编码技术  13-19
  2.1 H.264/AVC编解码器  13-15
    2.1.1 H.264编解码器的特点  13-14
    2.1.2 H.264编码器  14-15
    2.1.3 H.264解码器  15
  2.2 H.264/AVC的关键技术  15-19
    2.2.1 帧内编码  15
    2.2.2 帧间预测  15-16
    2.2.3 整数变换和量化  16-17
    2.2.4 熵编码  17
    2.2.5 去方块滤波  17-19
3 帧内预测模式选择快速算法  19-36
  3.1 帧内预测模式  19-26
    3.1.1 亮度信号4×4帧内预测  19-23
    3.1.2 16×16亮度预测模式  23-25
    3.1.3 8×8色度预测模式  25-26
  3.2 代价函数模型  26-28
    3.2.1 SAD代价函数模型  26-27
    3.2.2 RDO代价函数模型  27-28
  3.3 H.264帧内预测的全搜索算法及其复杂度的分析  28-29
  3.4 帧内模式选择快速算法的研究现状  29-30
  3.5 一种快速帧内模式选择算法  30-35
    3.5.1 在Intra_4×4和Intra_16×16中做出选择  30-31
    3.5.2 Intra_4×4模式选择快速算法  31-33
    3.5.3 实验结果与分析  33-35
  3.6 本章小结  35-36
4 帧间预测模式选择快速算法  36-50
  4.1 帧间预测技术及其复杂性  36-41
    4.1.1 可变运动补偿块的划分  36-37
    4.1.2 像素运动估计  37-39
    4.1.3 MV预测  39-41
    4.1.4 帧间预测的复杂性分析  41
  4.2 帧间模式选择快速算法的研究现状  41-42
  4.3 帧间编码模式决策算法一  42-46
    4.3.1 帧间模式选择统计结果分析  42-43
    4.3.2 运动区域的判决  43-44
    4.3.3 帧间模式选择快速算法一流程  44-45
    4.3.4 实验结果及分析  45-46
  4.4 帧间编码模式决策算法二  46-49
    4.4.1 利用相邻块的信息  46-48
    4.4.2 帧间模式选择快速算法二流程  48
    4.4.3 实验结果及分析  48-49
  4.5 本章小结  49-50
结论  50-51
参考文献  51-54
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  54-55
致谢  55-57

H.264/AVC视频编码标准中预测模式快速选择算法研究

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