H.264运动估计算法优化研究

发布时间：2017-08-03 22:29

  本文关键词：H.264运动估计算法优化研究

  更多相关文章： H.264 运动估计 视频编码 DM642 x264 优化

【摘要】：H.264/AVC是由ISO/IEC和ITU-T联合制定的新一代视频编码标准,具有更高的压缩效率、更好的图像质量和稳定的网络友好性。然而,H.264/AVC在获得高效编码性能的同时也导致了巨大的编码复杂度,阻碍了其实时应用与推广。为了缩短编码时间,提高编码系统的工作效率,有必要针对其中耗费时间和资源较多的运动估计模块进行算法优化。另外,视频编解码技术的嵌入式系统实现也得到了越来越多的重视,由于DSP固有的高速数据处理能力,目前将软件编码器移植到DSP平台是一个研究热点。本文研究了H.264/AVC运动估计算法优化,并以DM642为硬件平台,针对x264编码器进行了移植与优化。主要工作包括:(1)分析了视频编码技术和运动估计算法的研究现状,介绍了H.264/AVC视频编码标准的编解码结构以及主要编码技术;阐述了H.264/AVC块匹配运动估计方法的原理与相关技术,分析了经典块匹配运动估计算法和现有快速运动估计算法的优缺点。(2)为减少运动估计计算量,提升视频编码效率,提出了一种多级自适应快速整像素运动估计算法(MA_DHUS)。首先,根据前一帧的帧级运动强度和当前块预测运动矢量(PMV)分别预测帧级和宏块级搜索范围,取其中最小值作为最终搜索范围。其次,根据宏块级运动强度,将宏块分为低、中、高三种运动强度类型,针对不同的类型自适应选择菱形、改进的六边形、UMHexagon S算法模板。然后,根据宏块运动矢量方向性,对高运动强度类型宏块采取方向自适应搜索策略。最后,对UMHexagon S算法进行了改进。实验结果表明,本文算法有效降低了运动估计的运算时间,而只带来了很小的编码性能下降,并能适应各种运动类型的视频序列。(3)选择DSP开发板QXD-DM642DVS作为硬件平台,在分析x264编码流程的基础上,将x264的基本档次移植到DSP平台上;然后针对DM642芯片的特点,进行了一系列优化。最后将本文提出的MA_DHUS算法集成在x264编码器中,实现了x264编码器在DSP平台上的正确编码。测试结果表明,优化后的x264编码器处理速度有了很大的提高。
【关键词】：H.264 运动估计 视频编码 DM642 x264 优化
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.81
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 课题研究背景与意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.2.1 视频编码标准的发展过程16-17
• 1.2.2 视频编码技术研究现状17-18
• 1.2.3 运动估计算法的研究现状18-19
• 1.2.4 视频编解码器的硬件实现19-20
• 1.3 本文内容及结构安排20-22
• 第二章H.264/AVC视频编码及运动估计技术22-40
• 2.1 H.264/AVC的档次和级22
• 2.2 H.264/AVC视频编码技术22-31
• 2.2.1 H.264/AVC标准编解码框架22-24
• 2.2.2 H.264/AVC视频编码中的关键技术24-31
• 2.3 H.264/AVC中的运动估计技术31-39
• 2.3.1 基于块匹配的运动估计与补偿原理31-32
• 2.3.2 运动估计中相关技术32-35
• 2.3.3 经典整像素运动估计算法35-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第三章 多级自适应快速整像素运动估计搜索算法40-59
• 3.1 开源编码器的选取40
• 3.2 算法引入40-41
• 3.3 运动强度的定义及计算方法41-42
• 3.3.1 帧级运动强度的引入41-42
• 3.3.2 宏块级运动强度的引入42
• 3.4 MA_DHUS算法42-52
• 3.4.1 MA_DHUS算法设计思想42-43
• 3.4.2 自适应搜索范围的引入43-44
• 3.4.3 自适应模板搜索模式44-45
• 3.4.4 改进的六边形搜索模式45-46
• 3.4.5 UMHexagonS算法的改进46-50
• 3.4.6 MA_DHUS算法流程50-52
• 3.5 系统仿真及实验结果分析52-58
• 3.5.1 系统仿真环境52
• 3.5.2 实验结果与分析52-58
• 3.6 本章小结58-59
• 第四章H.264/AVC视频编码器的DSP移植和优化59-76
• 4.1 DSP硬件平台及开发工具59-61
• 4.1.1 TMS320DM642 处理器59-60
• 4.1.2 硬件开发环境QXD-DM642DVS开发板60-61
• 4.1.3 集成开发环境CCS61
• 4.2 X264 在TMS320DM642 DSP上的移植61-64
• 4.3 基于TMS320DM642 DSP的X264 编码器优化64-73
• 4.3.1 存储器优化64-67
• 4.3.2 软件优化流程67
• 4.3.3 软件项目级优化67-69
• 4.3.4 C语言级优化69-71
• 4.3.5 汇编级优化71-73
• 4.4 优化结果分析73-75
• 4.5 本章小结75-76
• 第五章 总结与展望76-78
• 5.1 工作总结76
• 5.2 工作展望76-78
• 参考文献78-83
• 致谢83-84
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文84

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本文编号：616650