基于H.264标准的运动估计算法的并行设计与实现

论文摘要

H.264／AVC是ITU-T和MPEG组联合专家组JVT制定的视频编码标准，这一编码标准可获得很高的编码效率，尤其是在低码率方面比MPEG-4有明显提高，适合低宽带、高质量网络视频应用的需要。但是H.264／AVC为了提高编码效率，采用了许多高计算复杂度的算法，使得编解码计算量很大，因此降低编码的复杂度且保证编码的相对质量是一个有意义的研究领域。为了方便H.264／AVC在低码率高时性应用系统中的实现，须对其编码算法进行优化。经过对H.264／AVC编码器的分析可以得出，运动估计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消除视频信号的时间冗余以提高编码效率。因此，如何提高运动估计的效率，使运动估计算法搜索过程更健壮、更快速、更高效成为目前研究的热点之一。本文首先对H.264／AVC标准进行了较为系统的介绍，包括编码器整体结构及各个模块基本算法的描述，这部分工作主要是通过详细阅读H.264／AVC最后草案的研究成果、分析相关文件及各模块算法的研究性文章得到的。然后对制约H.264／AVC标准编码速度的运动估计部分进行了深入研究。在此基础上，通过分析H.264／AVC标准块模式选择及现有的三步搜索法的特性，提出了H.264／AVC标准块模式选择、三步搜索算法的并行化方案。块模式选择的并行化方案使得在保持原有编码质量下，大大的提高了编码速度；三步搜索法的并行化方案，使得在使用同样的搜索算法时，编码速度有了显著提高。并针对以上两种并行化方案在多处理机上进行了实验。实验结果表明，综合使用上述两种并行化方案后，编码速度平均提高了3.37倍以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景
• 1.3 研究的意义与目的
• 1.4 论文的组织
• 第二章 视频编码技术概述
• 2.1 视频信源格式
• 2.2 几种视频编码技术的概述
• 2.2.1 熵编码
• 2.2.2 预测编码
• 2.2.3 变换编码
• 2.3 几种流行的视频编码标准
• 2.4 H.264/AVC标准概述
• 2.4.1 H.264/AVC的兴起和发展
• 2.4.2 H.264/AVC的技术优势
• 第三章 H.264/AVC编码协议介绍
• 3.1 H.264/AVC的编码器框架
• 3.2 H.264/AVC对图片的组织方式
• 3.3 H.264/AVC中条带语法结构
• 3.4 H.264/AVC预测编码算法简述
• 3.4.1 帧内预测编码
• 3.4.2 帧间预测编码
• 第四章 基于块匹配的运动估计技术
• 4.1 运动估计研究现状
• 4.1.1 运动估计的基本原理
• 4.1.2 运动估计的研究
• 4.2 块匹配运动估计的技术指标
• 4.2.1 块的模式选择
• 4.2.2 搜索模式
• 4.2.3 块匹配准则
• 4.2.4 搜索起点的预测
• 第五章 典型的块匹配算法介绍
• 5.1 快速块匹配算法
• 5.2 三步查找算法（TSS）
• 5.3 2D对数查找算法
• 5.4 新三步查找算法（NTSS）
• 5.5 四步查找算法（FSS）
• 5.6 自适应块匹配算法（ABMA）
• 5.7 混合自适应查找算法（HASA）
• 第六章 H.264/AVC的运动估计算法的并行设计与实现
• 6.1 块模式选择的并行设计与实现
• 6.1.1 块匹配准则
• 6.1.2 块模式选择并行设计
• 6.1.3 块模式选择串、并行算法的时间复杂度分析
• 6.1.4 块模式选择并行设计的多核服务器实现
• 6.1.5 实验结果与分析
• 6.2 三步法搜索算法的并行设计与实现
• 6.2.1 三步搜索算法优化设计的必要性
• 6.2.2 三步搜索算法并行设计的理论依据
• 6.2.3 三步搜索算法的并行设计
• 6.2.4 三步搜索串、并行算法的时间复杂度分析
• 6.2.5 利用多线程技术实现三步搜索算法并行设计的思想
• 6.2.6 实验结果与分析
• 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢