H.264空间分辨率转码研究和实现

论文摘要

视频转换编码(以下简称“转码”)，是指对压缩后的视频流进行格式转换，使处理后的视频流满足传输信道和用户环境的要求。格式包括编码标准、码率、帧率和空间分辨率。随着用户终端，例如掌上电脑，PDA，MP4以及智能手机等的广泛应用，要求向这些具有不同的运算速度、显示能力以及存储能力的设备提供视频，必须进行格式的转换。显然，分辨码转码则是视频转码的一个重要内容。H.264是最新的视频编码国际标准，论文针对H.264空间分辨率转码展开研究。本文首先概述了视频转码技术的分类和系统结构，主要包括码率转码、分辨率转码和语法转码，并分析了各种类别转码的特点、关键技术和研究热点。论文的研究工作主要包括以下3个方面：第一，研究了实现空间分辨率转码的结构，并总结了转码过程的主要问题、实现方案和关键技术。第二，针对空间分辨率转码的运动矢量重估计，提出了一种混合长方形和六边形模板的运动重估计算法。它利用从MPEG2视频流得到的运动矢量的方向导数和梯度信息，预测初始运动矢量，然后结合不同的长方形和六边形网格搜索模板，实现了对运动矢量的快速的重估计。第三，针对空间分辨率转码的模式选择，提出了一种基于局部方向的快速模式选择算法。对于帧內预测宏块，算法主要通过计算宏块模式中预测方向获得预测方向直方图，并选取可能性较高的几种预测模式。对于帧间预测模式，则根据输入运动矢量的梯度方向，选择适合的宏块模式。本文给出了仿真实验的环境和对各种标准序列的实验结果。仿真实验表明，本文的算法在保持编码效率和视频质量的同时，能够有效地降低H.264空间分辨率转码程中的运动估计和模式选择算法的复杂度。最后，对全文进行了总结，并对未来本领域值得研究的问题进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 本文研究内容
• 第2章 视频转码技术基础
• 2.1 视频转码的分类
• 2.2 转码的系统结构
• 第3章 H.264 空间分辨率转码系统设计
• 3.1 H.264 和MPEG-2 的关键技术
• 3.2 H.264 空域转码需要解决的问题
• 3.3 空域转码的实现方案和关键技术
• 第4章 基于混合模板的转码运动重估计算法
• 4.1 H.264 的运动估计
• 4.2 获取运动矢量
• 4.3 计算初始的预测运动矢量
• 4.4 垂直或者水平长方形搜索
• 4.5 垂直或者水平六边形网格搜索
• 4.6 六边形搜索
• 4.7 运动矢量搜索的提前终止
• 4.8 实验结果
• 第5章 基于局部方向的快速模式选择算法
• 5.1 H.264 的帧内估计
• 5.2 快速帧内模式选择算法
• 5.3 H.264 帧间模式
• 5.4 快速帧间模式选择算法
• 5.5 实验结果
• 总结
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间完成的论文及参加的科研项目
• 致谢