H.264中块匹配运动估计算法的研究

论文摘要

H.264具有低码率、高画质、高压缩比等特点,但是其高效的压缩是以增加编码算法复杂度为代价的,而在整个编码过程中运动估计所占时间最大,因此H.264中基于块匹配的快速运动估计算法一直是视频压缩领域的研究热点。本文首先论述了H.264视频编码标准的基本原理和关键技术;然后介绍了几种已有的经典块匹配运动估计算法,并分析了它们的优缺点;随后本文针对已有经典块匹配运动估计算法的不足,提出了一种高效的快速块匹配运动估计算法——双起点大小正方形搜索算法(DBSS),该算法的其中一个策略是采用预测点和当前分块所在位置两点作为搜索起点,使得在出现相关性预测误差大时,仍能把握运动的方向;另外就是采用大小正方形的搜索模式,根据物体运动情况来确定搜索步长。综合采用了初始搜索中心预测、菱形搜索算法和逐步采样偏差比较等技术。实验结果表明,本文算法与全搜索相比,以极小的视频质量代价换得了计算复杂度的大幅度降低;与H.264推荐的运动估计核心算法UMHexagonS相比,在搜索速度和搜索效果方面,本文算法有明显优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 视频编码的主要标准
• 1.2.1 ISO/IEC编码标准
• 1.2.2 ITU-T编码标准
• 1.3 论文结构
• 第二章 H.264 视频编码技术
• 2.1 H.264 视频编码标准简介
• 2.1.1 H.264 的视频编解码器
• 2.1.2 H.264 的主要特点
• 2.2 H.264 的视频编码层
• 2.2.1 图像的获取及宏块划分
• 2.2.2 slice划分及帧/场自适应编码
• 2.2.3 帧内预测
• 2.2.4 帧间预测
• 2.2.5 变换，伸缩和量化
• 2.2.6 熵编码
• 2.2.7 环路去方块滤波
• 2.3 H.264 的编码性能
• 2.4 本章小结
• 第三章 H.264 运动估计算法
• 3.1 块匹配运动估计算法简介
• 3.1.1 运动估计算法研究现状
• 3.1.2 运动估计的基本原理
• 3.1.3 块匹配准则的选取
• 3.2 典型块匹配运动估计算法分析
• 3.2.1 全搜索法
• 3.2.2 快速搜索算法
• 3.3 本章小结
• 第四章 一种快速块匹配运动估计算法
• 4.1 运动矢量的统计分布特性
• 4.2 算法描述
• 4.2.1 初始搜索中心预测
• 4.2.2 搜索模式
• 4.2.3 匹配方式
• 4.3 本章小结
• 第五章 性能测试与分析
• 5.1 实验研究和性能分析
• 5.2 码率－信噪比曲线图
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间的研究成果