论文题目: 运动估计算法与实时视频编码优化技术研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 计算机系统结构
作者: 匡先锋
导师: 侯紫峰
关键词: 运动估计,提前截止,峰值信噪比,流水线,优化
文献来源: 中国科学院研究生院（计算技术研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 随着多媒体技术与网络技术的飞速发展和广泛应用,对数字多媒体信号的存储,处理以及传输变得越来越方便和快捷,同时由于通用计算处理单元CPU和各种专用处理器的处理能力的提高,使得基于通用和专用的处理器的实时编解码系统的实现成为可能。另一方面,新的视频压缩标准的出现,在提高压缩编码效率的同时也加大了编码的运算量,例如MPEG-2和H.264为提高压缩编码效率而采用的基于块的运动补偿技术带来了运动估计计算量增加的问题,同时也给实时编解码系统的实现带来了挑战。本文首先针对全局运动估计能够较粗略的表征各种运动的特点,提出了一种基于全局运动的非对称十字搜索算法GMBUCVP,很好的解决了保持重建质量和降低运动估计计算量之间的平衡问题。GMBUCVP首先利用粗略的全局运动估计算法计算出运动参数,在此基础上,结合准确的运动矢量预测和中止技术,采用了非对称十字搜索算法以避免运动矢量搜索落入到局部最小点,同时又能够快速的逼近最优点,适合于运动剧烈和不规则的情况,最后采用精细的小菱形搜索实现运动矢量的细化。本文针对基于专用数字信号处理器DSP体系结构的特点,提出了一种基于宏块级的编码器软件体系结构实现,相对于基于帧的编码器的软件体系结构的实现,通过实际的系统验证了基于宏块级的软件结构的编码器的效率更高,而且这种基于宏块的软件体系结构的编码器设计思想也可以推广到类似于DSP的嵌入式系统。同时,针对TI的C6000系列的DSP,本文系统的总结了从编码器的整体的优化策略以及到关键软件模块化技术,根据实际的数据结果得出以下结论:对于整体优化,在算法性能提高不了很大的情况下,访存是首要考虑的重点对象;而在对关键模块进行流水线处理优化的时候,如何编排各个核心资源是关键。
论文目录:
摘要
英文摘要
第一章 引言
1.1 图象编码的发展
1.1.1 概述
1.1.2 视频压缩原理和背景
1.2 视频压缩标准及研究背景
1.2.1 国际视频编码标准的发展
1.2.2 运动估计算法的发展趋势
1.3 本论文各部分的主要内容
第二章 视频编码中的运动估计算法-综述
2.1 简介
2.2 运动搜索算法的分类
2.3 基于块的运动搜索（BME）算法
2.3.1 基本概念
2.3.2 匹配函数
2.3.3 一些典型的BME块速算法
2.3.3.1 无损搜索算法
2.3.3.2 有损搜索算法
2.4 本章小结
第三章 基于全局运动的非对称十字搜索算法
3.1 菱形搜索算法（DS-Diamond Search）
3.2 MVFAST算法
3.2.1 小菱形模式搜索
3.2.2 大菱形搜索模式
3.3 PMVFAST算法
3.4 基于全局运动的非对称十字快速匹配算法
3.4.1 全局运动估计和中心预测矢量的选择
3.4.2 沿矢量方向的非对称十字搜索
3.4.3 小钻石模式精细搜索
3.5 算法各部分复杂度分析
3.5.1 全局运动参数的估计
3.5.2 自适应非对称十字搜索
3.6 实验结果分析
3.7 本章小结
第四章 硬件平台的选择和设计
4.1 硬件平台的选择
4.1.1 通用处理器
4.1.2 数字信号处理器（DSP-Digital Signal Processor）
4.1.3 嵌入式处理器（Embedded Processor）
4.1.4 媒体处理器
4.1.5 视频信号处理器
4.2 各种处理器平台的比较以及平台的选择
4.3 硬件平台的总体功能描述
4.4 硬件总体框图及功能模块的划分
4.4.1 DM642 处理单元
4.4.2 10/100M以太网单元
4.4.3 PCI总线接口单元
4.4.4 UART单元
4.4.5 模拟视音频输入输出单元
4.4.6 由FPGA实现的OSD单元
4.5 本章小结
第五章 基于DSP的实时编码系统的软件优化实现
5.1 DM642 芯片简介
5.1.1 通用寄存器组
5.1.2 寄存器组交叉通路
5.1.3 数据存储器及读存取通路
5.1.4 数据地址通路
5.1.5 二级cache体系结构
5.2 软件开发和优化流程
5.3 各个阶段的优化技术
5.4 MPEG-2 编码器在DM642 的实现
5.5 用线性汇编编写Add_Pred的一个例子
5.6 基于宏块级的编码软件结构
5.7 Memory优化配置
5.8 测试结果及分析
5.8.1 基于DM642 平台编码器的测试结果
5.8.2 GMBUCVP在DM642 平台上的测试结果
5.9 本章小结
第六章 结束语
6.1 本文的主要贡献和创新
6.2 下一步的工作
参考文献
致谢
作者简历
发布时间: 2006-12-26
参考文献
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