H.264帧内预测和帧间预测的研究

论文摘要

随着计算机技术以及多媒体技术的快速发展,视频压缩编码技术越来越受到重视,它作为计算机多媒体技术的一个分支学科,近年来在国际上成为研究热点。由JVT制定的新一代视频编码标准H.264能够提供更好的压缩性能和更高的解码图像质量,已经成为业界瞩目的焦点。帧内预测和帧间预测作为H.264中提高编码性能的重要手段,能够有效地去除原始视频序列中的空域冗余信息和时域冗余信息,但这是以复杂度的成倍增加为代价的。为了满足无线网络传输和实时应用的需要,有必要研究更为有效的帧内预测快速算法和帧间预测快速算法。论文主要分析和讨论现行的帧间预测运动估计快速算法和帧内预测模式选择快速算法,并在JM上对这些算法进行了仿真和性能比较。在此基础上,针对帧内编码运算量太大的问题,研究一种利用空域和变换域特征的帧内预测快速算法。试验结果表明,与H.264原来的帧内预测算法相比,改进算法在PSNR和码率可接受的波动条件下,编码时间节省60%到70%左右,有效地提高了编码效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的内容及意义
• 1.4 论文内容的组织及安排
• 第二章 视频压缩编码理论
• 2.1 引言
• 2.2 视频压缩编码主要技术
• 2.2.1 熵编码
• 2.2.2 预测编码
• 2.2.3 变换编码
• 2.2.4 混合编码
• 2.3 视频图像质量的衡量标准
• 2.4 视频编码标准H.264关键技术介绍
• 2.4.1 H.264编码流程
• 2.4.2 分层结构
• 2.4.3 帧间预测
• 2.4.4 帧内预测
• 2.4.5 整数变换及量化
• 2.4.6 熵编码
• 2.4.7 去块效应滤波器
• 第三章 帧间预测编码算法的研究及性能比较
• 3.1 引言
• 3.2 基于块的分析方法
• 3.2.1 块匹配准则
• 3.2.2 全搜索算法
• 3.3 帧间预测模式选择
• 3.4 帧间预测快速算法
• 3.4.1 三步搜索法
• 3.4.2 四步搜索法
• 3.4.3 菱形搜索法
• 3.4.4 六边形搜索法
• 3.4.5 混合非对称十字多六边形搜索算法
• 3.5 现行运动估计算法的实现及性能比较
• 3.5.1 实验环境
• 3.5.2 实验结果
• 3.5.3 性能比较
• 第四章 帧内预测编码算法的研究及性能比较
• 4.1 引言
• 4.2 帧内预测模式编码
• 4.2.1 帧内预测模式
• 4.2.2 帧内编码
• 4.3 帧内预测模式选择全搜索算法
• 4.4 快速帧内预测模式选择算法
• 4.4.1 基于空间域的快速帧内模式选择算法
• 4.4.2 基于图像纹理方向的快速帧内模式选择算法
• 4.4.3 基于抽样的快速帧内模式选择算法
• 4.4.4 基于变换域的快速帧内模式选择算法
• 4.5 现行帧内预测模式算法的实现及性能比较
• 4.5.1 实验环境
• 4.5.2 实验结果
• 4.5.3 性能比较
• 第五章 基于空域和变换域的帧内预测快速算法
• 5.1 引言
• 5.2 STDIP算法原理
• 5.2.1 基于变换域的模式选择
• 5.2.2 基于空域的模式选择
• 5.3 STDIP算法流程
• 5.3.1 Intra4×4模式选择流程
• 5.3.2 Intra16×16模式选择流程
• 5.3.3 Intra8×8模式选择流程
• 5.3.4 STDIP算法流程
• 5.4 试验结果及分析
• 5.4.1 试验环境
• 5.4.2 试验结果
• 5.4.3 算法性能比较
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果