AVS编码算法研究及DSP上实时编码的实现

论文摘要

随着网络技术和音视频技术的发展,多媒体应用在人们的生活中扮演越来越重要的角色。而视频编解码技术在多媒体应用中尤其重要。AVS作为我国自行制定、拥有自主知识产权的数字音视频编解码标准,在网络流媒体、IPTV与视频监控等领域的应用受到越来越多的关注。高效快速的编码器对AVS标准能否得到很好的推广和应用有着极其重要的作用。本文主要从算法实现、代码实现、处理器特性等方面对AVS编码进行优化,并对帧间预测模块中的运动矢量搜索算法和宏块模式选择算法进行深入的分析和研究。1.对经典的菱形运动矢量搜索算法进行了改进,改进的思想是改变搜索模版,以大菱形小田字形模版进行搜索,在保持编码后的图像质量相当的情况下,对运动剧烈的图像序列,总的搜索复杂度平均有14%的下降。2.提出一种基于自适应阈值的快速模式选择算法:通过对模式代价的判断,提前选择最优模式编码,减少了70%左右的模块代价计算,而编码后的图像质量与原算法相当。3.提出一种面向视频监控的快速模式选择算法:针对视频监控图像的特点,结合降采样视频预处理技术和及早停止准则,计算复杂度和码率分别降低了50%和20%左右,而编码后的图像质量与原算法相当。最后在TI TMS320DM642 DSP上,针对视频监控的应用,通过对AVS编码算法优化、数据结构设计、程序框架设计及代码优化实现高效快速的AVS编码器,达到D1格式图像编码平均25帧/秒,并在网络视频监控中应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 应用价值
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文主要工作及研究成果
• 第2章 AVS 视频压缩标准介绍
• 2.1 AVS 编码框架
• 2.2 AVS 核心技术介绍
• 2.2.1 帧内预测
• 2.2.2 帧间预测
• 2.2.3 变换/量化
• 2.2.4 熵编码
• 2.2.5 环路滤波
• 第3章 AVS 编码算法优化
• 3.1 引言
• 3.2 运动矢量快速搜索算法
• 3.2.1 常用基于块匹配运动矢量搜索算法分析
• 3.2.2 大菱形小田字型搜索算法
• 3.2.3 研究结果及分析
• 3.3 快速模式选择算法
• 3.3.1 AVS 中的率失真算法
• 3.3.2 现有的快速模式选择算法分析
• 3.3.3 基于AVS 的快速模式选择算法
• 3.3.4 研究结果与分析
• 3.4 面向视频监控的快速模式选择算法
• 3.4.1 监控视频编码分析
• 3.4.2 面向视频监控的AVS 帧间预测模式快速选择算法
• 3.4.3 实验结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于DSP 的网络摄像机的实时编码器
• 4.1 引言
• 4.2 DM642 多媒体处理器的硬件介绍
• 4.3 AVS 视频编码核心算法设计
• 4.3.1 单参考帧，去除B 帧
• 4.3.2 整像素运动矢量快速搜索算法
• 4.3.3 子像素运动矢量快速搜索算法
• 4.3.4 快速帧间模式选择算法
• 4.3.5 快速帧内预测模式选择算法
• 4.3.6 编码性能比较
• 4.4 AVS 在DSP 上的编码算法框架及数据结构设计
• 4.4.1 基于DSP 的AVS 编码器数据结构设计
• 4.4.2 基于DSP 的AVS 编码器框架
• 4.5 AVS 程序代码在DSP 上的优化
• 4.6 性能测试结果
• 4.7 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的论文