H.264快速帧内预测算法研究

论文摘要

ITU-T H.264/MPEG-4 Part10 AVC（简称H.264）是由ISO/IEC的运动图像专家组MPEG和ITU-T的视频编码专家组VCEG组成的联合视频小组JVT共同制定而成的最新的国际视频编码标准,其中包含了众多先进的视频压缩编码技术和思想,比以前的视频编码标准在编码效率方面有了明显的提高,并且还拥有更好的网络友好性和容错性,然而H.264的高压缩编码效率却使得编码器的计算复杂度急剧增加,与MPEG-4简单配置相比,其编码复杂度更是增加了10倍,所以必须对压缩编码算法进行优化以提高其编码效率,特别是在实时应用中。本论文首先简要介绍了视频压缩编码的基本原理和标准以及国内外研究现状,接着,简要介绍了H.264编码标准的编解码器结构,关键技术和主要性能,尤其是对H.264的视频编码层中的主要技术做了较详细的描述,然后又详细分析了H.264编码器的性能和算法复杂度,并对其中计算复杂度很高的预测模式选择部分进行了深入研究。最后,本文的主要工作集中在以下几个方面:首先,对现有的H264的帧内预测模式算法进行了详细的分析。其次,利用预测模式的方向性以及相关检测算法,本文提出了一种基于各向同性Sobel算子的H.264的快速帧内编码模式选择算法,降低预测复杂度,提高编码速度。测试表明,此算法能够使编码速度提高将近75%,同时基本保持了H.264的编码性能,并且具有很好的自适应性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 视频压缩概述
• 1.1 引言
• 1.2 颜色空间和采样格式
• 1.3 数字视频编码的国际标准
• 1.3.1 MPEG系列
• 1.3.2 H.26x系列标准
• 1.4 视频压缩编码的国内外现状
• 1.5 本文的研究内容和结构安排
• 第二章 H.264/AVC视频编码技术
• 2.1 H.264视频编码系统介绍
• 2.2 H.264/AVC编解码器
• 2.2.1 编码器
• 2.2.2 解码器
• 2.3 帧内预测
• 2.3.1 4×4亮度块的帧内预测模式
• 2.3.2 16×16亮度块的帧内预测模式
• 2.3.3 8×8色度块的帧内预测模式
• 2.3.4 帧内预测模式信号化
• 2.4 帧间预测
• 2.4.1 树形结构运动补偿
• 2.4.2 运动矢量
• 2.4.3 多参考帧预测模式
• 2.5 整数变换和量化
• 2.5.1 整数变换
• 2.5.2 量化
• 2.6 熵编码
• 第三章 H.264编码的复杂度分析
• 3.1 率失真理论
• 3.2 H.264编码的复杂性
• 3.3 H.264的帧内模式选择
• 3.3.1 使用率失真优化（RDO）模式选择
• 3.3.2 基于SAD（或SATD）和速率估计的模式选择方法
• 3.3.3 宏块组合模式选择过程
• 第四章 帧内模式选择的快速算法研究
• 4.1 帧内模式选择的快速算法的原理
• 4.1.1 基于简化代价函数的帧内模式快速选择算法
• 4.1.2 通过缩小预测模式选择范围的快速帧内模式选择方法
• 4.2 JM校验模型两种模式选择算法的优化
• 4.2.1 率失真优化（RDO）模式优化
• 4.2.2 基于SAD或（SATD）和速率估计的模式优化
• 4.3 边缘方向信息检测技术
• 4.4 帧内模式选择的快速算法的现状
• 4.5 基于边缘方向信息的4×4模式选择快速算法
• 4.6 实验及结果
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表