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H.264运动估计算法及在分级编码中的应用研究

作　者: 郑双
导　师: 刘卫忠
学　校: 华中科技大学
专　业: 微电子与固体电子学
关键词: H.264 运动估计采样优化可分级编码
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 14次
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内容摘要

现代多媒体信息需求的迅速增长,得益于信源处理技术和网络通信技术的发展。而视频编码技术是其中的一个重要领域。最新H.264视频编码标准,由于在压缩率及网络传输上的优势被认为是未来主要的视频压缩编码技术。而H.264在编码上的复杂度是影响其大规模应用的瓶颈。如何在保持H.264编码上的优势降低其复杂度,并使其针对差异性极大的应用环境仍具有广泛的适应性,以增强H.264编码标准的实用性,是我们要解决的问题。本文首先研究了H.264标准的视频编码过程,重点分析了H.264编码中复杂度最高的部分即运动估计的原理,并总结了目前主要的运动估计算法,测试比较它们的性能。然后介绍了H.264扩展标准中的可分级编码技术。通过分析H.264中运动估计过程,发现率失真代价的分布与宏块分割尺寸及参考帧的关系,提出一种基于采样优化的快速运动估计算法。该算法预测搜索起点,再进行多精度的采样搜索,然后进行多模板的精细搜索,最后对1/4像素块进行菱形搜索。采样搜索结合视频信息相关性及总结的规律,选取自适应的搜索模板和候选搜索点,并在几个搜索步骤中引入多项新的自适应阈值,用于提前确定最优解或提前排除坏解。然后测试该算法与全搜索法及经典快速算法uMHexagonS算法。结果显示,相对于uMHexagonS算法,提出的算法在保持编码图像质量的前提下,其运动估计速度平均提高32%,且具有较强的通用性。H.264分级编码系统提供适应于网络环境和服务质量的多种编码码流。本文将提出的快速运动估计算法应用到该系统中,并加入预测层间编码模式的措施,以降低分级编码复杂度,测试结果显示,分级编码速度提升20%以上。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 研究背景  9-11
  1.2 问题提出和研究意义  11-12
  1.3 本文内容和结构  12-14
2 运动估计原理及可分级编码技术  14-25
  2.1 H.264 编码框架和特点  14-16
  2.2 运动估计原理及其主要算法  16-21
  2.3 可分级编码技术介绍  21-24
  2.4 本章小结  24-25
3 一种基于全局采样的快速运动估计算法  25-42
  3.1 基于H.264 的运动估计分析  25-29
  3.2 基于采样优化的快速运动估计算法  29-35
  3.3 实验结果和分析  35-41
  3.4 本章小结  41-42
4 运动估计算法在可分级编码中的应用  42-51
  4.1 包含分级编码的H.264 视频编码系统  42-45
  4.2 测试结果  45-50
  4.3 本章小结  50-51
5 总结与展望  51-53
  5.1 全文总结  51
  5.2 未来的工作  51-53
致谢  53-54
攻读学位期间发表的论文  54-55
参考文献  55-59

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