H.264中运动估计和码率控制算法的研究

论文摘要

随着网络和移动通信的迅猛发展,视频信息和多媒体信息在Internet和移动网络中的处理和传输技术成为了当前我国信息化中的热点。新一代视频编解码标准H.264采用了大量先进的编解码技术。其压缩性能和解码质量都获得了很大的提高。H.264在信噪比、压缩效率和视觉效果方面,都远远好于现有的其它视频编码标准。本文研究的主要内容是H.264标准中较为重要的两个部分:运动估计和码率控制。H.264编解码器提高了压缩性能,但运算的复杂度也成倍的增长。H.264运算复杂度是MPEG-4的3倍,运动估计搜索约占整个编码复杂度的80%。为了降低H.264编码器的复杂度,国内外学者做了大量的工作,探索各种帧间、帧内快速搜索算法。本文提出一种根据图像变化的剧烈程度,采用不同的搜索算法,实现了快速搜索的目的,保证了图像的质量,避免了已有快速算法在搜索最佳点时搜索过于复杂的问题。码率控制影响到视频编码器的效率和视频质量。码率控制的主要目标就是在比特率受限条件下,尽量使编码失真最小。为了取得最优化的压缩效率,确保编码数据在信道成功传输,获得最佳的视频质量,须有较好的码率控制算法。以前一些学者提出的码率控制算法中,常用平均绝对误差来反映图像的复杂度,本文采用平均绝对变换,用其值来衡量图像的复杂度,真正揭示了图像失真的原因,在码率控制模型中使用平均绝对变换代替平均绝对误差,可以得到更加准确的量化参数,从而能更好的平稳码流输出。实验结果表明:本文采用的码率控制算法,获得了更加平稳的码流;本文提出的运动估计搜索算法,大大缩减了编码时间,图像的峰值信噪比满足要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 视频编码的国际标准研究现状
• 1.3 运动估计与码率控制的国内外发展现状
• 1.3.1 运动估计的国内外发展现状
• 1.3.2 码率控制的国内外发展现状
• 1.4 本文主要研究工作
• 第2章 H.264 视频编解码关键技术
• 2.1 引言
• 2.2 H.264 编解码器
• 2.2.1 H.264 编解码器的特点
• 2.2.2 H.264 编码器
• 2.2.3 H.264 解码器
• 2.3 H.264 编解码器的技术特点
• 2.3.1 正交变换
• 2.3.2 高精度多模式的运动估计
• 2.3.3 帧内预测
• 2.3.4 去方块滤波器
• 2.3.5 熵编码
• 2.4 本章小结
• 第3章 码率控制算法的研究
• 3.1 引言
• 3.2 码率控制的基本原理
• 3.3 经典的码率控制方法
• 3.3.1 TM5 码率控制算法
• 3.3.2 TMN8 码率控制算法
• 3.3.3 VM8 码率控制算法
• 3.3.4 H.264 采用的码率控制算法
• 3.4 改进的码率控制算法
• 3.5 本章小结
• 第4章 运动估计算法的研究
• 4.1 引言
• 4.2 运动估计的基本原理
• 4.3 H.264 的快速运动估计算法
• 4.3.1 EPZS 算法（JVT-E023）
• 4.3.2 UMHexgonS 算法（JVT-F017）
• 4.4 改进的运动估计搜索算法
• 4.4.1 算法思想
• 4.4.2 算法的实现
• 4.5 本章小结
• 第5章 实验结果
• 5.1 运动估计改进算法和UMHexgons 算法的实验结果
• 5.2 运动估计改进算法和全搜索算法实验结果比较
• 5.3 码率控制改进算法的实验结果
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢