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基于DSPs的MPEG-4视频压缩算法研究与实现

2020-12-03阅读(398)

基于DSPs的MPEG-4视频压缩算法研究与实现

论文摘要

目前,视频压缩编码算法有软件、专用芯片和DSP芯片几种实现方式,其中采用DSP芯片实现是最好的方式。这种方式利用DSP芯片的数字信号处理功能,通过编程来实现视频压缩编码算法,具有压缩比高、图像质量好、算法容易升级的优点。这种方式实现的视频压缩编码算法可以应用于嵌入式系统。本文基本研究任务是探讨如何利用DSP处理器芯片,实现MPEG-4标准的视频压缩编码算法,并对其进行一定的优化,达到实时压缩的要求。文中讨论了MPEG-4视频压缩编码算法的预测编码、离散余弦变换DCT和变长编码VLC等技术。由于运动估计的准确程度与帧间编码的性能和压缩效果密切相关,本文提出在多种快速运动搜索法中采用性能较好的钻石搜索法。针对目前视频压缩编码算法存在的问题,对运动估计模块和量化模块进行了改进。在改进算法中,对视频压缩编码算法的整体流程、I帧编码流程、运动估计流程、P帧编码流程和运动估计等进行了详细的设计。同时,本文对TMS320C6000系列DSPs的VLIW体系结构和硬件资源进行分析。本文采用合理配置存储器、优化高速缓存、利用EDMA传输数据和使用线性汇编改写代码等方法来优化视频压缩编码算法。此外,通过使用DM642的评估板和硬件仿真器,对MPEG-4视频压缩编码算法进行仿真测试。仿真结果表明该算法性能很好,图像质量满足实际应用的需要,能够满足实时MPEG-4视频压缩处理,可以在实际产品中应用。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 课题的背景与意义
  • 1.1.1 课题的背景
  • 1.1.2 课题的意义
  • 1.2 国内外研究现状和发展趋势
  • 1.2.1 研究现状
  • 1.2.2 发展趋势
  • 1.3 课题的主要研究工作
  • 1.4 论文的组织结构
  • 第二章 MPEG-4 压缩算法研究
  • 2.1 视频图像压缩处理算法
  • 2.2 MPEG-4 标准
  • 2.3 MPEG-4 基本视频编码系统
  • 2.4 MPEG-4 的VOP 编码
  • 2.4.1 形状信息编码
  • 2.4.2 运动信息编码
  • 2.4.3 纹理信息编码
  • 2.5 MPEG-4 压缩算法的关键技术
  • 2.5.1 DCT 变换
  • 2.5.1.1 二维DCT 变换
  • 2.5.1.2 快速DCT 变换
  • 2.5.1.3 图像块的DCT 变换过程
  • 2.5.2 量化
  • 2.5.3 系数的预测
  • 2.5.4 半像素插值
  • 2.5.5 运动估计
  • 2.5.6 运动补偿
  • 2.5.7 VLC 编码
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 TMS320C6000 数字信号处理器
  • 3.1 DSPs 处理器用途
  • 3.2 TMS320C6000 的结构特点
  • 3.3 TMS320C6000 的指令集
  • 3.4 TMS320C6000 的存储器结构
  • 3.5 TMS320C6000 的流水线
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 基于 DSPs 的 MPEG-4 压缩算法设计
  • 4.1 压缩编码算法存在的问题及解决
  • 4.2 压缩编码算法的框架
  • 4.2.1 整体框架
  • 4.2.2 I 帧编码的框架
  • 4.2.3 P 帧编码的框架
  • 4.3 压缩编码算法流程的设计
  • 4.3.1 整体流程
  • 4.3.2 I 帧编码流程
  • 4.3.3 P 帧编码流程
  • 4.3.4 运动估计流程
  • 4.4 运动估计模块的改进
  • 4.5 量化模块的改进
  • 4.6 运动估计模块的设计
  • 4.6.1 整像素运动估计模块设计
  • 4.6.2 半像素运动估计模块设计
  • 4.7 本章小结
  • 第五章 基于 DSPs 的 MPEG-4 压缩算法实现
  • 5.1 软件开发环境
  • 5.2 压缩编码算法功能模块的实现
  • 5.2.1 压缩编码算法的主要功能模块
  • 5.2.2 I 帧编码模块源代码的说明
  • 5.2.3 P 帧编码模块源代码的说明
  • 5.3 存储器的合理配置
  • 5.4 Cache 的优化
  • 5.4.1 应用级优化
  • 5.4.1.1 选择合适的L2Cache 和SRAM 的大小
  • 5.4.1.2 信号处理代码与通用处理代码
  • 5.4.2 程序级优化
  • 5.4.2.1 选择有效率的数据类型
  • 5.4.2.2 优化处理链
  • 5.4.2.3 避免L1P 冲突造成的缺失
  • 5.4.2.4 避免L1D 冲突造成的缺失
  • 5.5 EDMA 的利用
  • 5.6 代码的优化
  • 5.6.1 编写及编译C 语言
  • 5.6.2 优化C 语言程序
  • 5.6.3 用线性汇编改写关键代码
  • 5.7 本章小结
  • 第六章 仿真实验分析
  • 6.1 实验环境
  • 6.1.1 硬件环境
  • 6.1.1.1 硬件仿真器
  • 6.1.1.2 评估板
  • 6.1.2 软件环境
  • 6.2 实验内容
  • 6.3 实验方法
  • 6.4 实验结果与分析
  • 6.4.1 I 帧编码模块性能的测试结果与分析
  • 6.4.2 P 帧编码模块性能的测试结果与分析
  • 6.4.3 算法整体性能的测试结果与分析
  • 6.5 实验结论
  • 6.6 本章小结
  • 第七章 全文总结
  • 致谢
  • 参考文献

    • 相关论文文献

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    • [2].宏块级立体视频传输失真快速估算方法研究[J]. 宁波大学学报(理工版) 2015(02)
    • [3].利用视觉感知模型宏块分类的视频安全研究[J]. 小型微型计算机系统 2014(12)
    • [4].基于宏块模式相关性的深度帧内跳过编码[J]. 华南理工大学学报(自然科学版) 2013(08)
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    • [10].基于模式复杂度的深度视频快速宏块模式选择算法[J]. 光学精密工程 2014(08)
    • [11].基于人类视觉系统的宏块级自适应频率加权算法[J]. 信号处理 2010(08)
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    • [28].低复杂度的多视点视频编码宏块模式决策算法[J]. 光电子.激光 2014(05)
    • [29].一种复杂度约束下基于宏块优先顺序的运动估计优化算法[J]. 计算机研究与发展 2011(03)
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