H.264/AVC残差编码相关算法与应用的研究

论文摘要

随着通信技术与计算机技术的不断发展,实际应用对信源编码的性能提出了越来越高的要求。H.264是最新的视频编码国际标准,采用了许多新的编码技术。该标准在同等图象质量下的压缩效率比以前的标准提高了2倍以上,因此,H.264被普遍认为是最有影响力的行业标准。残差编码通过对预测后的数据进行处理并写入码流,实现对视频的进一步压缩,是视频压缩编码技术的重要内容。由于残差编码生成视频码流的核心部分,其相关算法的性能好坏对于编码器和解码器的性能极大的影响。本文的工作就是围绕残差编码的优化算法展开的。本文在分析H.264现有残差编码算法性能的基础上,主要进行了以下的工作:第一,提出了一种利用压缩采样理论的残差编码算法。最近提出的压缩采样理论研究了稀疏信号的内在相关性,并提出了更有效的信号采样、压缩和恢复的方法。本算法将压缩采样理论与传统的基于DCT变换的编码方法相结合,对空域稀疏信号有更高的压缩效率。其中压缩采样模式作为H.264残差编码一种新的模式,只保留最重要的变换系数。实验结果表明,相比于H.264原始算法,本算法对于图像及视频序列均有更好的压缩性能。第二,提出了一种利用压缩采样理论的多描述编码算法。压缩采样理论表明信号可由其不完全表示得到较好的恢复。据此本算法在频域直接生成多组描述,每组描述均可单独恢复原始数据且多组描述可得到更好的恢复效果。最后由实验验证了算法的优点和可行性。第三,对现有自适应量化矩阵选择算法进行了深入的分析,并提出了一种快速算法。该方法保持在宏块级进行自适应量化矩阵选择,但取消了在帧级进行反复的不必要的矩阵参数计算。因此,在保持相当的编码增益的同时,计算复杂度得到了极大的降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 H.264/AVC编码体系
• 1.3 H.264/AVC中的残差编码
• 1.3.1 变换、量化与取整
• 1.3.2 熵编码
• 1.4 论文内容与结构
• 第2章 压缩采样理论简介
• 2.1 理论的提出与发展
• 2.2 压缩采样基本理论
• 2.3 2D信号中的表示
• 第3章 H.264/AVC中的压缩采样算法
• 3.1 简介
• 3.2 压缩采样算法
• 3.2.1 采用DCT的压缩采样
• 3.2.2 实际量化与采样过程
• 3.2.3 码率失真最优化（RDO）
• 3.2.4 解码器结构
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 帧内预测编码
• 3.3.2 截取率M
• 3.3.3 帧间预测编码
• 第4章 压缩采样与MDC
• 4.1 简介
• 4.2 压缩采样MDC算法
• 4.2.1 从压缩采样编码到MDC
• 4.2.2 MDC算法的一些问题
• 4.3 实验结果与进一步讨论
• 第5章 快速自适应量化矩阵选择
• 5.1 简介
• 5.2 AQMS方法
• 5.3 模型与性能分析
• 5.3.1 AQMS模型的复杂度分析
• 5.3.2 AQMS模型的性能分析
• 5.4 快速算法
• 5.5 实验与结论
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果