H.264视频编码的帧内预测算法研究

论文摘要

H.264是由ITU-T的视频编码专家组和ISO的运动图象专家组共同制定的新的视频编码标准。H.264标准中包含了很多先进的视频压缩编码方法,与以前的视频编码标准相比具有更好的压缩性能,同时由于其设计的合理性,使得该标准具有良好的网络友好性。然而,高编码压缩率是以高的计算复杂度为代价的,这样很难将H.264标准应用到实时性要求较高的场合,限制了标准的应用范围。为了使H.264能够更好地应用于实时多媒体通信,就必须对其算法进行优化以降低计算复杂度,从而缩短编码时间。本文在详细研究H.264视频编码特点的基础上,深入分析了帧内预测编码,并提出了关于帧内预测编码的改进算法。H.264中的帧内预测是充分利用视频信号在空间上的相关性进行压缩编码传输的。标准中采用基于率失真优化的全搜索算法进行最佳预测模式的选择,这样计算量巨大。本文首先分析了基于边缘方向直方图的Pan算法,并进行了优化,实验结果表明,改进的算法在保证图象编码质量和码率的同时,大大缩短了编码时间。其次,深入分析了另外两种基于图象纹理特性的帧内预测算法,并针对其不足之处提出了改进算法。实验表明,该算法在保证图象质量的条件下,编码时间进一步缩短,并且易于进行硬件实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 视频编码技术的发展
• 1.2.1 H.261 标准
• 1.2.2 MPEG-1 视频
• 1.2.3 MPEG-2 视频
• 1.2.4 MPEG-4 视频
• 1.2.5 H.263 标准
• 1.2.6 H.264 标准
• 1.3 H.264 帧内预测研究的意义
• 1.4 H.264 帧内预测的研究现状
• 1.5 论文的主要工作
• 1.5.1 论文完成的工作
• 1.5.2 论文各章节安排
• 1.6 小结
• 第二章 H.264 标准简介
• 2.1 视频压缩编码的原理和目标
• 2.1.1 视频压缩编码的基本原理
• 2.1.2 视频压缩编码的目标
• 2.2 H.264 视频编码标准简介
• 2.3 H.264 视频编码标准的关键模块
• 2.3.1 帧内预测
• 2.3.2 帧间预测
• 2.3.3 整数变换和量化
• 2.3.4 熵编码
• 2.3.5 去方块滤波
• 2.3.6 具有网络友好性的分层结构
• 2.4 小结
• 第三章 基于边缘方向直方图的帧内预测算法
• 3.1 H.264 帧内预测算法复杂度分析
• 3.1.1 高复杂度模式
• 3.1.2 低复杂度模式
• 3.1.3 高复杂度模式和低复杂度模式的比较
• 3.1.4 宏块预测模式选择过程
• 3.2 H.264 帧内预测模式快速选择算法的研究
• 3.2.1 通过缩小预测模式的选择范围以改进算法
• 3.2.2 通过简化代价函数以改进算法
• 3.3 基于边缘方向直方图的PAN 算法的分析
• 3.3.1 建立边缘方向场
• 3.3.2 建立边缘方向直方图
• 3.4 对PAN 算法改进的思想
• 3.4.1 对PAN 算法的改进
• 3.4.2 改进算法流程
• 3.5 实验结果与分析
• 3.6 小结
• 第四章 基于图象纹理的帧内预测快速算法的研究
• 4.1 基于图象纹理特性的帧内预测算法的研究
• 4.1.1 WANG 等人提出的算法思想
• 4.1.2 DD 算法的思想
• 4.2 改进算法
• 4.2.1 判断图象的纹理特性
• 4.2.2 改进算法步骤
• 4.3 实验结果与分析
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 所做的主要工作
• 5.2 进一步研究工作的考虑
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文