H.264视频压缩编码快速运动估计算法研究

发布时间：2017-08-24 17:33

  本文关键词：H.264视频压缩编码快速运动估计算法研究

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【摘要】：随着信息技术的不断发展,利用网络传输途径获取各种标准格式的视频信息已然成为人们日常生活中不可或缺的内容,人们对视频质量、压缩效率的要求越来越高,这使得新视频编码标准的出现和国际化。H.264标准提出于2003年,继承了以前视频编码标准的编解码器结构,同时引入了多种先进技术,新技术使得H.264具有高压缩率,但同时也带来大量额外编码负荷。运动估计是视频压缩编码的关键技术,它对视频编码的质量及效率有直接影响。同时运动估计也是视频编码中最耗时的环节,其计算复杂度占整个编码过程的80%左右。所以研究出有效的运动估计算法对提高视频编码效率有很重要的意义,是提升视频信息压缩效率的有效方法。本文首先介绍了H.264标准基本框架,基本原理及其中的关键技术,进一步深入了解运动估计的原理、策略以及几种经典块匹配运动估计算法,对其中的UMHexagon S算法进行深入研究,对其存在的不足进行了优化与改进,并在该算法基础上设计了一种自适应混合模板搜索算法。UMHexagon S算法是H.264标准中性能最佳快速运动估计算法,但它仍然存在诸多不足之处。其一,该算法中的五种起始预测顺序并非最优;其二,该算法的5×5方形模板没有充分利用矢量分布特性,搜索点数过多;其三,对亚宏块模式遍历搜索,导致大量不必要的搜索点数。改进算法根据起始预测MV成为最佳点的可能性大小对起始预测MV的检测顺序进行了优化,提高了算法起始预测的精准度;设计了一种改进的5×5模板有效减少了搜索点数;增加了一种针对亚宏块的提前终止策略,避免大量无效的搜索。在JM平台上的仿真实验结果表明,改进算法在有效保证编码质量和效率的条件下,运动估计时间平均降低28%左右。结合分析UMHexagon S和经典运动估计算法,提出了一种自适应混合模板搜索算法。算法利用宏块的时空相关性实现对静止块的判定,并对其直接停止搜索;依据块的运动类型来自适应选择起始点和模板,对于中、小运动块跳过大模板粗搜索直接进入小模板细搜索。实验结果表明,自适应混合模板搜索算法的搜索精度接近于UMHexagon S,但是搜索速率优于H.264标准中已有的快速运动估计算法。
【关键词】：视频压缩编码 运动估计 提前终止策略 时空相关性
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.81
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究现状10-11
• 1.3 研究内容11-12
• 1.4 结构安排12-13
• 第二章 H.264 视频编码标准概述13-22
• 2.1 H.264 标准简介13
• 2.2 H.264 标准编解码器13-14
• 2.3 H.264 标准关键技术14-21
• 2.3.1 帧内预测14-16
• 2.3.2 帧间预测16
• 2.3.3 运动矢量16-18
• 2.3.4 整数变换与量化18-19
• 2.3.5 熵编码19-20
• 2.3.6 去方块滤波20
• 2.3.7 率失真优化20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 基于块匹配运动估计算法22-30
• 3.1 块匹配运动估计原理22-23
• 3.2 块匹配运动估计策略23-25
• 3.2.1 常见块匹配准则23-24
• 3.2.2 搜索方式24-25
• 3.3 经典块匹配运动估计算法25-29
• 3.3.1 全搜索算法25
• 3.3.2 三步搜索算法25-26
• 3.3.3 四步搜索算法26-27
• 3.3.4 钻石型搜索算法27-28
• 3.3.5 六边形搜索算法28-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第四章 UMHexagonS算法研究与优化30-46
• 4.1 UMHexagonS算法分析30-36
• 4.2 UMHexagonS算法优化36-40
• 4.2.1 起始预测MV检测顺序优化36-38
• 4.2.2 5×5 螺旋全搜索改进38-39
• 4.2.3 基于亚宏块模式检测的提前终止策略39-40
• 4.3 改进算法描述40-41
• 4.4 实验结果与分析41-45
• 4.4.1 改进算法性能的客观评价41-44
• 4.4.2 改进算法性能的主观评价44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第五章 自适应混合模板搜索算法46-54
• 5.1 对静止块的判断46-47
• 5.2 对运动类型的判断47-48
• 5.3 算法的搜索模板48-49
• 5.4 算法的搜索策略49-50
• 5.5 算法流程50
• 5.6 实验结果与分析50-53
• 5.7 本章小结53-54
• 第六章 总结与展望54-56
• 6.1 全文总结54
• 6.2 工作展望54-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60
• 攻读学位期间的研究成果60-61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘英哲;王进祥;;H.264中一种基于搜索范围自适应调整的运动估计算法[J];电子与信息学报;2013年06期

2 丁燕;宋雪桦;闫述;彭琛;;基于快速运动估计UMHexagonS算法的改进[J];数据采集与处理;2009年05期

3 楼剑,陆亮,虞露,董洁;H.264变换和量化的分析[J];浙江大学学报(工学版);2004年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李文洁;H.264码率控制的研究与实现[D];北京邮电大学;2006年

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本文编号：732618