H.264编解码器的优化实现技术研究

论文摘要

H.264标准是由国际电信联盟ITU和国际标准化组织ISO共同制定的新一代视频编码标准。该标准采用了一系列先进的编码技术，在编码效率、网络适应性等诸多方面都超越以往的视频编码标准，因此受到业界的广泛关注。但是H.264编解码也显示出了巨大的计算开销，导致H.264编解码时运算过于缓慢，阻碍其在实际方面的应用。因此在保证相对图像质量的前提下，如何降低编解码的复杂度是一个十分有意义的研究课题。通过对H.264标准各部分算法的研究以及对H.264编码器的测试分析可以得出，运动估计技术是视频压缩编码中的核心技术之一，采用运动估计和运动补偿技术可有效的消除视频图像的时间冗余以达到视频压缩的目的。同时运动估计技术也是H.264编码器中所占运算时间比例很高的一部分。因此，如何提高运动估计的效率，使得运动估计算法搜索过程更快速、更高效成为目前研究的热点之一。在对现有运动估计快速算法研究的基础上，依据提升搜索速度方式的不同对运动估计快速算法进行了分类，并重点对基于模板搜索的运动估计快速算法进行了深入的研究和总结，得出已有的模板搜索算法大多是基于串行搜索策略的结论。通过对视频图像中运动矢量分布规律的分析和对串行搜索策略不足之处的总结，提出了基于十字形模板和并行搜索策略相结合的思路，并设计出三种基于十字形模板和并行搜索策略的算法。对这三种算法进行分析比较，从中得到了一种综合性能最好的算法。通过分析和仿真实验测试，结果证明这种基于十字形模板和并行搜索策略的算法在速度方面优于其它模板搜索算法，并且在视频图像质量方面也保持同其它算法相当的水平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 2 视频压缩编码原理和H.264标准简介
• 2.1 视频压缩编码原理
• 2.1.1 空间抽样
• 2.1.2 预测编码
• 2.1.3 变换编码
• 2.1.4 量化
• 2.1.5 熵编码
• 2.2 H.264视频编码标准简介
• 2.2.1 视频编码标准发展过程
• 2.2.2 H.264标准的编码策略
• 2.2.3 H.264标准的关键技术
• 2.3 H.264编码器中各部分运算时间比例分析
• 2.4 小结
• 3 H.264标准中运动估计快速算法分析
• 3.1 运动估计原理
• 3.2 匹配准则函数
• 3.3 全搜索算法
• 3.4 块匹配运动估计快速算法的分类
• 3.4.1 误差计算抽样快速算法
• 3.4.2 动态搜索范围快速算法
• 3.4.3 排除搜索快速算法
• 3.4.4 半路停止快速算法
• 3.4.5 预测初始搜索块的快速算法
• 3.4.6 直接搜索路径快速算法
• 3.4.7 模板搜索快速算法
• 3.5 小结
• 4 基于十字形模板和并行搜索策略的运动估计快速算法
• 4.1 十字形模板的提出
• 4.2 并行搜索策略
• 4.3 基于十字形模板和并行搜索策略的运动估计快速算法介绍分析
• 4.3.1 首步并行十字形模板搜索法
• 4.3.2 小十字形模板转并行搜索法
• 4.3.3 大十字形模板转并行搜索法
• 4.3.4 三种基于十字形模板和并行搜索策略算法的比较分析
• 4.4 大十字形模板转并行搜索法的算法分析
• 4.5 实验测试结果
• 4.6 对于大十字形模板转并行搜索法的进一步讨论
• 4.7 小结
• 5 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢