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视频压缩编码算法研究及实现

作　者: 简琴
导　师: 胡方明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 视频压缩编码 MPEG-4 DCT 运动估计/补偿技术 TMS320C6711
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本论文首先系统地介绍了视频压缩编码的基本原理和方法,以及各国际标准化组织提出的压缩标准;其次分析了JPEG和MPEG-4的主要技术,据此提出MPEG-4简单框架编码器的软件实现方案,给出流程图,在VC++环境下用C语言程序实现了JPEG压缩及MPEG-4简单框架的视频压缩功能,采用测试序列验证无误,并对两种标准的压缩比进行试验对比,突出压缩的关键技术为DCT和运动估计算法;接着深入研究了DCT变换、运动估计和补偿算法并进行了优化改进,给出了用于快速匹配块的自适应十字模式搜索算法,并给出了对各种块匹配估计算法的仿真结果。然后详细介绍了TI公司TMS320C6711DSP的软硬件特性,并在此基础上提出系统的硬件实现方案。接着介绍了基于系统软硬件环境的移植问题和优化方法,并针对算法移植和仿真过程中的问题进行了说明。最后就课题设计过程中研究的结果予以总结,并阐述了以后课题研究的要点。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 视频数据压缩的必要性和可行性  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-11
    1.3.1 视频压缩的发展历史  9
    1.3.2 视频压缩的研究现状  9-11
  1.4 研究内容和结构安排  11-12
第二章视频压缩编码原理及JPEG压缩实现  12-23
  2.1 视频压缩编码的基本原理  12
  2.2 视频压缩编码技术概述  12-15
    2.2.1 空域冗余和变换编码  12-13
    2.2.2 时域冗余和运动补偿预测  13-14
    2.2.3 熵编码  14-15
  2.3 JPEG静态压缩算法研究及实现  15-23
    2.3.1 算法描述与比较  15-20
    2.3.2 JPEG编码实现及压缩结果比较  20-22
    2.3.3 小结  22-23
第三章 MPEG-4 视频压缩编码算法研究与软件实现  23-35
  3.1 MPEG-4 视频编码器的数据结构  23-24
  3.2 MPEG-4 基于VOP的编码原理  24-26
    3.2.1 形状信息编码  25
    3.2.2 运动信息编码  25
    3.2.3 纹理信息编码  25-26
  3.3 MPEG-4 编码器算法分析及实现  26-35
    3.3.1 MPEG-4 SP级视频所支持的图像格式  27-28
    3.3.2 MPEG-4 SP级编码器结构  28
    3.3.3 MPEG-4 SP级编码器的系统流程  28-31
    3.3.4 MPEG-4 SP级编码器实现  31-33
    3.3.5 实验结果  33-35
第四章 MPEG4 编码器软件关键算法的研究及改进  35-50
  4.1 DCT算法研究  35-36
  4.2 DCT快速实现算法－查找表法  36-37
  4.3 运动估计算法研究  37-46
    4.3.1 初始搜索点的选择  38-39
    4.3.2 块匹配准则  39-40
    4.3.3 块匹配估计算法  40-46
      4.3.3.1 全搜索运动估计算法  40
      4.3.3.2 三步搜索运动估计算法  40-41
      4.3.3.3 新的三步搜索（NTSS）算法  41-42
      4.3.3.4 简单搜索算法  42
      4.3.3.5 四步搜索（4-Step Search,4SS）算法  42-43
      4.3.3.6 菱形搜索法（DS）  43-45
      4.3.3.7 自适应十字模式搜索算法  45-46
  4.4 仿真结果  46-50
第五章 MPEG-4 视频编码器硬件设计及软件仿真  50-62
  5.1 引言  50
  5.2 TMS320C6711DSP介绍  50-54
    5.2.1 TMS320C6711 的CPU结构  50-52
    5.2.2 EMIF 接口  52-53
    5.2.3 EDMA控制器  53
    5.2.4 HPI接口  53-54
  5.3 系统硬件设计方案  54-55
  5.4 基于TMS320C67XX的软件开发  55-58
    5.4.1 基于C67xx开发环境的优化编程  56-57
    5.4.2 基于C67XX硬件特征的优化措施  57-58
  5.5 MPEG-4 算法在TMS320C6711 中的仿真  58-61
    5.5.1 DSP算法移植关键点的分析  59-60
    5.5.2 优化调试中的问题及解决  60-61
  5.6 本章小结  61-62
第六章结束语  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-66
研究成果  66-67

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