基于H.264/AVC的无线视频通信系统关键技术研究

论文摘要

在过去十年中,无线通信和多媒体通信技术取得了飞速发展,并获得了巨大的商业成功。无线通信和多媒体技术的融合正在加速进行,在视频压缩算法、视频传输网络架构与协议、数字信号处理芯片等方面的研究成果不断涌现。面向无线通信的视频图像编解码与传输技术已成为当今信息技术领域的前沿课题之一。H.264/AVC是由国际标准化组织/国际电工委员会（ISO/IEC）中的运动图像专家组（MPEG）和国际电信联盟（ITU-T）中的视频编码专家组（VCEG）结合起来组成的联合视频工作组（JVT）制订的新一代国际视频编码标准,采用了近几年来视频编码方面的先进技术,以较高编码效率和网络友好性在各种视频服务中被广泛地应用。本文针对基于H.264的无线视频通信系统中的关键技术展开了深入细致地研究。具体包括:视频信源编码中的宏块模式选择快速算法、速率控制算法和容错编码方法;信道编码中的不均衡差错保护;和基于H.264的扩展空域可分层编码中增强层宏块的快速模式选择和细粒度可分层编码（FGS）中的抗漂移差错方法。致力于解决H.264编码器计算复杂度高而移动终端计算能力较弱的问题,H.264视频码流在易错的无线网络中鲁棒传输的相关问题,和如何在目前广泛存在的异构网络中开展H.264视频应用的问题。本文的主要内容和创新之处为:首先,介绍了基于H.264的无线视频通信系统,并对H.264码流中宏块/子宏块的编码模式和编码过程中的重要参数进行了统计分析,为后续提出的各种算法提供了依据。其次,分别提出了降低帧内（I）帧编码计算复杂度的帧内预测快速算法和降低预测（P）、双向预测（B）帧宏块模式选择计算复杂度的快速算法。再次,采用信源信道联合编码的思想,提出了一种把速率控制与容错编码和不均衡差错保护有机地结合起来的无线视频通信解决方案。最后,使用基本层局部宏块的运动和纹理特性,分别提出了降低拓展空域可分层（ESS）编码中增强层宏块模式选择的计算复杂度和对自适应参考帧FGS（AR-FGS）编码中采用的泄漏系数α进行局部自适应调整的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基于H.264/AVC的无线视频通信系统概述
• 1.2.1 加性高斯白噪声无线信道模型
• 1.2.2 无线视频通信系统结构
• 1.2.3 H.264的网络友好性
• 1.2.4 基于H.264的无线视频传输协议栈
• 1.3 本文主要内容和研究成果
• 1.3.1 本文主要内容
• 1.3.2 创新性研究成果
• 第二章 H.264主要编码参数的统计特性
• 2.1 H.264的编码过程
• 2.2 I帧编码的统计特性
• 2.2.1 H.264帧内预测
• 2.2.2 I帧宏块/块编码参数的统计信息
• 2.3 P、B帧编码的统计特性
• 2.3.1 P、B帧宏块/块的编码模式
• 2.3.2 P、B帧宏块/块编码参数的统计信息
• 2.3.3 P、B帧的模式图和模式图序列
• 2.3.4 宏块模式复杂度
• 2.3.5 宏块模式复杂度的概率密度函数
• 第三章 H.264模式选择快速算法
• 3.1 H.264率失真优化模式选择
• 3.2 帧内预测快速算法
• 4×4模式选择快速算法'>3.2.1 Intra₄×4模式选择快速算法
• 16×16宏块快速判决'>3.2.2 Intra₁6×16宏块快速判决
• 3.2.3 色度块快速模式选择策略
• 3.2.4 实验结果
• 3.3 P、B帧宏块模式选择快速算法
• 3.3.1 基于已知模式上下文的P帧宏块模式类选择准则
• 3.3.2 宏块/子宏块模式选择准则
• 3.3.3 选择性帧内编码判决准则
• 3.3.4 实验结果
• 第四章 H.264速率控制与容错编码技术
• 4.1 H.264速率控制技术
• 4.2 H.264容错技术
• 4.3 速率控制与容错联合编码方案
• 第五章 基于H.264的可分层视频编码
• 5.1 联合可分层视频模型（JSVM）
• 5.2 扩展空域可分层视频编码
• 5.3 细粒度质量可分层视频编码
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 附录一 分布拟和检验
• 2检测法'>A.1 χ²检测法
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录