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H.264/AVC帧内模式快速选择算法的研究与优化

2020-12-08阅读(514)

H.264/AVC帧内模式快速选择算法的研究与优化

论文摘要

H.264/AVC标准是由ITU-T的VCEG专家组和ISO/IEC的MPEG专家组共同制定的视频编码标准。作为最新的视频编码标准,它吸收了以往多个音视频编码国际标准的先进技术,也采用了许多用于改善编码效果的新技术,从而获得了优异的编码效果以及良好的网络交互性。但这些新技术的引入使H.264/AVC标准的编码器极为复杂,限制了H.264/AVC标准在各个领域的应用。本文首先介绍了视频编码的原理及常用技术;然后简单地概述了目前已有的数字视频编码标准,如MPEG-1、MPEG-2和H.263等等;接着详细介绍了H.264/AVC标准,阐述了它的产生过程、编码器和解码器的框架及各个模块的主要技术特点;最后本文重点对H.264/AVC标准的帧内预测技术进行了深入地研究,概括了亮度块和色度块最佳编码方式的选择过程。由于帧内预测模式的多样性和率失真代价函数的复杂性,使帧内预测成为视频编码过程中比较费时的过程之一。本文在分析了H.264/AVC标准帧内预测过程的基础上,提出了一种H.264/AVC帧内预测模式的快速选择算法。本文的主要工作集中在以下几个方面:（1）引入了图像失真模糊度量准则的概念,并对Lai提出的模糊度量准则进行改进,将其应用到H.264/AVC的帧内预测过程中,从而加快了H.264/AVC标准的帧内模式选择过程。（2）提出了宏块模糊度量值的概念,利用其快速判定当前宏块的平坦程度,直接将细节较多的宏块最佳编码方式确定为Intra4×4模式,因而可以避免Intra16×16各个预测模式代价值的计算,提高了编码速度。（3）统计发现,Intra4×4模式在帧内模式中占有很大的比例（85%以上）。因此,本文提前采用改进的平方梯度法判定4×4块的纹理方向,将与纹理方向差别较大的编码模式排除掉,因而可以加快Intra4×4编码模式选择的速度,从而减少整个编码器的计算量。（4）由于图像失真模糊度量准则和平方梯度法的计算比较复杂,又考虑到H.264/AVC是以16×16的宏块为处理单元的。本文引入了相关的快速算法,具体计算时将一些系数常量化,以减少计算量,从而进一步加快计算速度。为了验证本文提出的快速算法的性能,本文利用H.264/AVC的参考模型JM13.2作为实验平台,对算法进行了实验仿真,并将实验结果与全搜索算法的实验结果进行比较。结果表明,在峰值信噪比平均减少0.06dB和编码码率仅增加1.62%的前提下,快速算法的编码时间减少了52.14%,显著地提高了编码速度。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 视频压缩技术概述
  • 1.2.1 视频压缩的可能性
  • 1.2.2 常用的视频编码技术
  • 1.3 视频编码标准简介
  • 1.4 研究目标及意义
  • 1.5 内容安排
  • 2 H.264/AVC 视频编码标准
  • 2.1 H.264/AVC 标准简介
  • 2.2 H.264/AVC 的编解码器结构
  • 2.3 H.264/AVC 的分层结构
  • 2.4 H.264/AVC 的档次和级
  • 2.5 H.264/AVC 的关键技术特点
  • 2.5.1 帧内预测编码
  • 2.5.2 帧间预测编码
  • 2.5.3 去块效应滤波
  • 2.5.4 4×4 整数变换
  • 2.5.5 统一的熵编码
  • 2.6 测试平台
  • 3 H.264/AVC 帧内编码过程及研究现状
  • 3.1 H.264/AVC 的帧内编码过程分析
  • 4×4 帧内预测'>3.1.1 Intra4×4 帧内预测
  • 8×8 帧内预测'>3.1.2 Intra8×8 帧内预测
  • 3.1.3 16×16 亮度块的帧内预测模式
  • 3.1.4 8×8 色度块的帧内预测模式
  • 3.2 H.264/AVC 帧内预测模式选择算法分析
  • 3.3 帧内模式快速选择算法的研究现状
  • 3.3.1 减少候选预测模式范围的快速算法
  • 3.3.2 基于简化代价函数的快速算法
  • 3.3.3 在软、硬件上的优化算法
  • 4 H.264/AVC 帧内模式快速选择算法
  • 4.1 模糊积分的定义及应用
  • 4.1.1 模糊积分的定义
  • 4.1.2 模糊积分在评判过程中的应用
  • 4.2 图像失真模糊度量准则的提出及应用
  • 4.2.1 图像失真模糊度量的定义
  • 4.2.2 宏块的模糊度量值定义及应用
  • 4×4 帧内预测模式的快速选择'>4.3 Intra4×4 帧内预测模式的快速选择
  • 4.3.1 平方梯度法介绍
  • 4×4 模式快速选择算法'>4.3.2 一种新的Intra4×4 模式快速选择算法
  • 4.4 H.264/AVC 帧内模式快速选择算法的实验步骤及结果分析
  • 4.4.1 算法的实验步骤
  • 4.4.2 实验结果及分析
  • 5 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间取得的科研成果

    • 相关论文文献

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