H.265运动估计的研究与实现
本文选题:H.265/HEVC + 运动估计 ; 参考:《西安电子科技大学》2014年硕士论文
【摘要】:伴随着互联网、多媒体、移动终端等高新技术的发展,人们对高分辨率以及超高分辨率视频的需求越来越迫切。为了使高分辨率视频得到广泛应用,国际电信联盟的视频专家组(VCEG)和国际标准化组织的活动图像专家组(MPEG)联合成立了JCT-VC,研究并制定了最新一代用于视频编解码的标准:H.265/HEVC标准参考协议。新确立的编解码标准可以在有限带宽的传输条件下更加有效地实现高存储质量以及高分辨率视频的传输。相比较之前的编解码协议,H.265/HEVC协议在图像分割、帧内帧间预测、空间变换与量化等方面都有了相应改进。理论与实际表明,新编解码协议H.265/HEVC具有较好的编码性能。在视频编码过程中,决定编码性能优劣的关键因素之一就是运动估计技术。运动估计技术可以通过去除视频图像之间的冗余信息而达到有效压缩的目的,因此,对视频编解码中运动估计的研究具有重要的意义。为了更加方便灵活地对视频序列的运动估计部分进行分析与研究,论文以H.265/HEVC编解码协议中的新技术为基础,分析论述了H.265/HEVC编解码协议中运动估计的相关技术以及算法,设计了能够对原始视频序列进行运动估计分析的运动估计系统。该系统能够根据设置的路径信息读取相对应的原始视频或图像序列,并进行实时解析与运算,最终得到运动估计的块划分结果、运动矢量、运动矢量预测值、图像残差值以及相关运动参数,同时将各参数信息实时显示于软件界面,并记载于本地日志文件。论文根据运动估计的基本流程,设计出H.265/HEVC运动估计系统的整体流程,着重对所要实现的运动估计系统的主要模块:编码单元划分模块、运动矢量预测模块以及运动搜索模块进行了深入研究与设计。介绍了在Windows操作系统上,使用VS2010应用程序开发平台实现H.265/HEVC运动估计系统的过程,论述了在实现过程中使用的多线程并行优化等方法。为了验证系统的功能和性能,论文借助H.265/HEVC标准测试软件进行了多层次的测试。首先,利用本文实现的H.265/HEVC运动估计系统与标准测试软件的后续编码模块对测试序列进行编码,并对编码后的压缩码流进行正确性验证,结果表明,H.265/HEVC运动估计系统能够实现视频序列的实时解析、编码单元的正确划分、运动矢量与运动矢量预测值的有效提取以及其他相关运动参数的灵活显示:其次,利用同一测试序列对本论文实现的H.265/HEVC运动估计系统与标准测试软件进行编码测试,通过统计并比对编码消耗的时间以及编码比特率等参数对系统性能进行评估,实验结果表明,H.265/HEVC运动估计系统在编码复杂度以及编码实时性方面都有较好的性能提升。
[Abstract]:With the development of Internet, multimedia, mobile terminal and so on, the demand for high resolution and ultra high resolution video is more and more urgent. In order to make high-resolution video widely used, The Video expert Group (VCEG) of the International Telecommunication Union (ITU) and the expert Group of the International Organization for Standardization (ISO) on active Image (MPEGG) jointly established JCT-VC to study and formulate the latest standard for video coding and decoding: H.265 / HEVC standard reference protocol. The newly established coding and decoding standard can realize the transmission of high storage quality and high resolution video more effectively under the condition of limited bandwidth transmission. Compared with the previous coding and decoding protocol H.265 / HEVC protocol has corresponding improvements in image segmentation inter-frame prediction spatial transformation and quantization. The theory and practice show that the new codec protocol H.265/HEVC has better coding performance. Motion estimation is one of the key factors to determine the performance of video coding. Motion estimation technology can effectively compress video images by removing redundant information. Therefore, the research of motion estimation in video coding and decoding is of great significance. In order to analyze and study the motion estimation part of video sequence more conveniently and flexibly, based on the new technology of H.265/HEVC coding and decoding protocol, this paper analyzes and discusses the related technology and algorithm of motion estimation in H.265/HEVC codec protocol. A motion estimation system which can analyze the original video sequences is designed. The system can read the corresponding original video or image sequence according to the set path information and perform real time analysis and calculation. Finally, the block partition result of motion estimation and the prediction value of motion vector can be obtained. The image residuals and related motion parameters are displayed in real time in the software interface and recorded in the local log file. According to the basic flow of motion estimation, this paper designs the whole flow of H.265/HEVC motion estimation system, and emphasizes on the main modules of motion estimation system: coding unit partition module. Motion vector prediction module and motion search module are studied and designed. This paper introduces the process of using VS2010 application development platform to realize H.265/HEVC motion estimation system on Windows operating system, and discusses the methods of multi-thread parallel optimization used in the implementation. In order to verify the function and performance of the system, the paper carries out multi-level test with H.265/HEVC standard test software. Firstly, the H.265/HEVC motion estimation system implemented in this paper and the subsequent coding module of the standard test software are used to code the test sequence, and the correctness of the coded compressed code stream is verified. The results show that the H.265 / HEVC motion estimation system can realize real-time video sequence analysis, correct division of coding units, effective extraction of motion vector and motion vector prediction value, and flexible display of other related motion parameters. The H.265/HEVC motion estimation system and the standard test software are tested by the same test sequence, and the performance of the system is evaluated by comparing the coding time and coding bit rate. The experimental results show that the H.265 / HEVC motion estimation system has better performance in coding complexity and real-time performance.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN919.81
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,本文编号:1975694
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