用于道路导航图像序列的H.264编码算法研究

论文摘要

随着音视频信息的广泛应用，海量的数据给传输和存储带来巨大困难，因此有必要对视频信号进行有效的压缩处理。H．264标准具有卓越的编码压缩效率和图像恢复质量，采用了大量的先进视频编解码技术，但由于内容庞杂，不利于实时性工程实践。本文主要对H．264编码过程中的快速算法进行研究，侧重于道路导航图像序列的压缩编码研究。本文首先介绍了视频编码的基本框架、基础知识以及视频压缩质量评价标准，并且介绍了H．264标准中整数变换、CABAC等先进的编码技术。本文重点研究块分割模式选择和块匹配的快速算法，对于Langrangian代价函数、分数像素插值、运动矢量估计等问题进行了分析，对常用的快速块匹配算法和块分割快速模式选择算法进行了分析与仿真，提出了基于帧间、邻块和内部纹理预测的快速模式选择算法，适合对于观测者运动的道路导航图像等的快速模式选择，在块匹配算法上，本文根据道路图像序列的特点提出了双模十字六边形算法。经过在PC平台上利用JM模型进行仿真测试。在观测者平稳移动的道路导航图中，基于预测信息的快速模式选择算法在时间节省和率失真等指标上体现出明显优势，而在其他标准图像测试序列中也有较好表现。对于道路导航图像序列，双模十字六边形算法能够有效减少峰值信噪比损失，在块匹配效果和搜索时间等指标上均优于JVT推荐算法。本文的创新点主要包括：1．在块分割快速模式选择算法上，有效利用了参考帧同位置的宏块和帧内邻近参考块的分块信息进行预测，并且把这种分块信息与当前块内部的纹理抽样信息进行综合，提出了基于预测信息的快速模式选择新算法。2．针对道路图像序列的特点，根据观测模型的变化，提出双模十字六边形块匹配算法（DM-UMHexagons），本方法利用前期十字搜索的结果确定后期六边形搜索的框架，用双框架代替以往快速算法中的单搜索框架。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 视频压缩基本原理
• 1.2.2 主要的视频压缩标准
• 1.3 性能评价指标
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 H.264编码技术
• 2.1 H.264编解码器的结构和特点
• 2.1.1 H.264标准特点
• 2.1.2 H.264编解码器结构
• 2.2 H.264的关键技术和算法
• 2.2.1 H.264的档次和关键技术
• 2.2.2 H.264关键算法
• 2.3 应用 H.264标准对导航图像的编码分析
• 2.3.1 实验图像序列
• 2.3.2 H.264编码分析
• 第3章 块分割快速模式选择算法研究
• 3.1 H.264中的块分割模式
• 3.2 运动估计和块分割的重要准则
• 3.2.1 运动矢量的空间预测
• 3.2.2 Lgrangian准则
• 3.3 快速块分割模式选择
• 3.3.1 基于边界信息的快速模式选择算法
• 3.3.2 基于先验块检验的帧间快速模式选择算法
• 3.3.3 二种模式选择算法的效果比较
• 3.4 基于预测信息的快速块分割模式选择算法
• 3.4.1 基本思想
• 3.4.2 算法步骤
• 3.4.3 仿真结果
• 第4章 高效块匹配算法研究
• 4.1 块匹配概述
• 4.1.1 块匹配精度
• 4.1.2 块匹配过程中的提前终止
• 4.2 常用快速块匹配算法
• 4.2.1 三步搜索法
• 4.2.2 二维对数搜索法
• 4.2.3 UMHexagons算法
• 4.3 DM-UMHEXAGONS算法
• 4.3.1 DM-UMHexagons算法的原理与算法过程
• 4.3.2 DM-UMHexagons算法效果
• 4.4 快速块匹配算法和模式选择算法联合仿真
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 硕士期间科研经历
• 致谢