H.264帧内预测算法优化策略研究

论文摘要

作为新一代的视频编码标准,H.264吸收了视频图像压缩领域最先进的研究成果和编码算法,能够显著提高视频的压缩效率。H.264采用率失真优化技术,需要为每个宏块选择最优的编码模式和参考帧,使得其计算复杂度远远高于其他视频编码标准:与MPEG-4的简单配置相比,其编码复杂度增加了10倍之多。为了满足实时视频通信的需求,必须对压缩编码算法进行优化,以提高其编码效率。帧内预测编码是消除空域冗余的主要手段,充分利用了图像的空间相关性来消除单帧图像内的冗余。尤其是在变化平坦的区域,利用帧内预测可以取得很好的效果,大大提高了压缩编码的效率。与此同时,高效的帧内预测算法使得编码器的计算复杂度成倍提高。为了降低帧内预测编码的计算复杂度,本文提出了一种改进的快速帧内预测模式选择算法。多种典型视频序列的实验表明,在峰值信噪比和码率损失很小的情况下,该算法能够在编码时间上获得稳定的性能增益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 压缩编码的发展历史
• 1.3 视频压缩编码方法
• 1.4 数字视频编码标准简介
• 1.4.1 H.26x 系列标准
• 1.4.2 MPEG 系列标准
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第二章 H.264 视频编码标准
• 2.1 H.264 视频标准概述
• 2.2 H.264 视频标准与以往标准的异同
• 2.3 H.264 的分层结构
• 2.4 H.264 视频标准的档次和级
• 2.5 H.264 视频标准的编码过程
• 2.6 H.264 视频编码层的新增特性
• 2.6.1 帧间预测和编码
• 2.6.2 整数DCT 变换与量化
• 2.6.3 熵编码
• 2.6.4 去块滤波器
• 2.7 本章小结
• 第三章 H.264 帧内编码与优化策略
• 3.1 引言
• 3.2 帧内编码原理及主要应用
• 3.3 H.264 帧内预测技术
• 3.3.1 4×4 亮度块的帧内预测
• 3.3.2 16×16 亮度块的帧内预测
• 3.3.3 8×8 色度块的帧内预测
• 3.3.4 预测模式的编码方法
• 3.4 H.264 代价函数模型
• 3.4.1 SAD 代价函数模型
• 3.4.2 RDO 代价函数模型
• 3.4.3 帧内模式决策过程及复杂度分析
• 3.5 H.264 帧内预测算法的优化策略
• 3.5.1 基于子块分组的帧内预测算法
• 3.5.2 基于4×4 亮度块的三步快速帧内预测算法
• 3.5.3 边缘方向直方图快速算法
• 3.5.4 基于区域边缘强度的快速算法
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于边缘检测的快速帧内预测算法
• 4.1 引言
• 4.2 边缘检测方法
• 4.2.1 梯度及计算方法
• 4.2.2 边缘检测算子
• 4.3 EDH 算法和DES 算法决策模式的一致性仿真
• 4.4 改进的基于区域边缘强度的快速帧内预测模式选择算法
• 4.5 实验环境及实验结果
• 4.5.1 全I 帧测试结果
• 4.5.2 IPPP 序列测试结果
• 4.5.3 主观质量分析
• 4.6 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果