基于BSP-15媒体处理器的MPEG4编码器的实现

论文摘要

信息时代的到来导致了信息量的爆炸性增长。数字化后的信息,尤其是的数字化后的视频信息具有数据的海量性,它给信息的存储和传输造成很大的困难,成为阻碍人们有效获取和使用信息的瓶颈问题之一。因此,研究和开发高效率的视频数据压缩系统,以压缩编码的形式来对这些海量数据进行存储或者传输将是一项很有意义的研究工作。 甚低码率的编码压缩算法目前视频压缩编码研究的一个热点。1998年运动图像专家组(MPEG:Moving Picture Expert Group)将众多的多媒体应用集成到一个完整的框架内,提出了适合各种码率要求的,基于内容对象编码的MPEG4视频编码标准。以Equator公司BSP—15为代表的新一代高性能媒体处理器,具有超长指令字的特殊结构和强大的运算能力,由于媒体处理器具有稳定性好,适用性广,软硬件可裁减等特点。目前这种基于媒体的数字信号处理器(DSP:Digtal Signal Processor)开发MPEG4视频压缩系统的方案正受到越来越多的关注。 本文正是根据以上的研究背景和开发背景的情况下,深入开展对以MPEG4为代表的视频编码标准的研究。在通用处理器平台上用软件实现了基于MPEG4的编码算法。在此基础上,对MPEG4编码算法的运动估计环节部分进行了算法改进,提出了速度和效果相对不错的改进阈值判断运动估计搜索算法。针对影响编码图像质量的编码前处理环节上,本文通过对噪声图像建模的基础上,提出了时空结合的运动自适应滤波方法。并且,在对Equator公司BSP—15媒体处理器的结构进行了深入研究,根据BSP—15的特点,对离散余弦变换(DCT:Discrete Cosine Transform),逆离散余弦变换(IDCT:Inverse Discrete Cosine Transform Discrete Cosine Transform)模块和编码过程中的主要算法做了指令和数据流的优化和改进。由此,提高了基于BSP—15编码系统的性能,并取得了较好的效果。 文章的最后,在主频为350M的BSP—15tetra板上实现了MPEG4的编码算法,并且得到了较好的实现结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 图像编码压缩的可能性和必要性
• 1.2 图像质量评价的标准
• 1.2.1 主观标准
• 1.2.2 客观标准
• 1.3 图像编码的一般过程
• 1.4 图像压缩编码系统的实现方法
• 1.5 国内外视频编码技术研究的现状和趋势
• 1.5.1 低比特率视频编码
• 1.5.2 基于对象的视频编码
• 1.5.3 新理论在视频压缩领域的应用
• 1.6 课题研究的意义
• 1.7 论文结构
• 1.8 本文的研究成果
• 第2章 图像压缩编码的基本原理
• 2.1 图像编码压缩的理论基础
• 2.1.1 信息量和熵
• 2.1.2 率失真理论
• 2.2 预测编码
• 2.2.1 DPCM原理
• 2.2.2 DPCM压缩过程
• 2.3 变换编码
• 2.3.1 变换的物理意义
• 2.3.2 协方差矩阵和K-L变换
• 2.4 DCT变换
• 2.4.1 一维DCT
• 2.4.2 二维DCT
• 2.4.3 DCT算法的快速算法
• 2.5 混合编码
• 2.6 量化技术
• 2.7 变长码技术
• 2.7.1 哈夫曼编码
• 2.7.2 游程编码
• 2.8 图像编码算法的新技术
• 2.9 本章小节
• 第3章 视频编解码标准和算法优化
• 3.1 图像编码的国际标准的简介
• 3.1.1 静止图像编码标准
• 3.1.2 运功图像的编码标准简介
• 3.2 MPEG4标准概要
• 3.2.1 视频目标编码
• 3.2.2 MPEG4视频编码器结构
• 3.3 MPEG4编码技术
• 3.3.1 运动估计和运动补偿
• 3.3.2 纹理编码
• 3.4 运动估计算法分析及在Equator平台上实现的改进
• 3.4.1 穷尽块匹配算法
• 3.4.2 运动估计的快速算法
• 3.4.3 搜索算法的选取和在Equator平台上的优化
• 3.4.4 阈值判断的二维对数搜索算法性能分析
• 3.5 图像预处理算法的改进
• 3.5.1 直接帧平均滤波
• 3.5.2 运动自适应滤波的基于运动检测的滤波方法
• 3.5.3 运动自适应滤波的具体实现
• 3.6 本章小结
• 第4章 Equator DSP平台系统设计
• 4.1 DSP芯片的选择
• 4.1.1 实现MPEG4标准的运算量估计
• 4.1.2 DSP芯片的选择
• 4.2 Equator BSP—15处理器介绍
• 4.2.1 Equator BSP—15 DSP架构概述
• 4.2.2 指令集核心 CPU
• 4.2.3 寄存器
• 4.2.4 可变长编解码
• 4.2.5 图像滤波协处理器
• 4.2.6 直接存储器存取
• 4.2.7 C编译器
• 4.3 本章小结
• 第5章 基于Equator平台的编码算法优化
• 5.1 编码流程的优化
• 5.1.1 VLIW端编码流程
• 5.1.2 VLx端编码流程
• 5.2 正交变换的优化
• 5.2.1 一维IDCT变换的算法优化
• 5.2.2 Equator平台内联指令对IDCT向量算法进行优化
• 5.2.3 一维IDCT运算在Equator平台上的执行
• 5.2.4 DCT运算在Equator平台上的性能统计
• 5.3 系统优化
• 5.3.1 高速缓存的优化
• 5.3.2 系统数据流的优化
• 5.4 系统性能评测
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）