基于DSP平台视频监控系统中AVS视频编码器的实现与优化

论文摘要

视频监控相关技术是当前国内外研究的热点之一,高效的视频压缩技术已经成为监控领域实际应用发展的关键。AVS(先进音视频编解码标准)是我国具有自主知识产权的数字音视频编解码技术标准,具有性能高、计算复杂度低、专利授权费用低等优点。TMS320DM6446数字媒体处理器是TI为数字高清视频应用而开发的新一代高性能的DSP处理器。在DSP平台上实现并优化AVS视频编码器,使其成为能够应用于视频监控领域的实时编码系统,是本文研究的主要内容,对于AVS产业化发展具有重要意义。根据实时性和提高编码效率的要求,本文以视频监控实际应用为背景对AVS算法标准中的视频编码部分进行深入研究,通过算法优化、流程改进对AVS视频编码做优化,然后在DM6446平台上实现该编码器并针对DSP特点做进一步优化工作。在算法优化部分,结合AVS视频编码流程以及针对视频监控领域应用的关键技术,选择帧间预测算法模块做深入分析并进行优化,提高预测效率。统计不同场景的视频序列中帧间选择的最优模式,并根据视频监控图像序列的特点,提出本文针对视频监控场景的帧间预测跳过模式预判的优化算法。分析运动估计模块中整像素搜索和亚像素搜索算法的复杂度,提出优化的搜索算法以合理减少搜索点,降低了运算复杂度,提高了搜索效率。同时针对代码执行效率不高的现象进行分析,对预测算法做了流程优化。通过算法级别的优化,AVS视频编码速度已经有了很大的提高。本文继续在DSP平台上实现AVS视频编码系统并进行针对平台特点的优化工作,使之更加适合于实际工程中的应用。采用的优化措施有利用编译器优化选项、数据结构优化、存储空间的合理分配、应用EDMA优化数据搬移、应用CACHE缓存机制等,并利用线性汇编对AVS算法中的耗时模块进行改进。针对像素插值模块运算量大阻碍了编码速率提高的弊端,结合AVS四抽头滤波算法和DSP平台结构,采用改变数据结构、线性汇编、内联函数、数据打包搬移等方法实现优化,最终使代码执行效率大大提高。本文通过以上的研究与优化工作,深入理解了AVS视频编码标准及其应用在视频监控领域的关键技术。实验结果表明在DSP平台上实现并优化的AVS视频编码器可以在不降低编码质量的情况下达到实时编码的要求,可以满足视频监控领域的实际应用。本文研究成果对于AVS在视频监控领域的应用有着重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究内容及成果
• 1.5 本文结构安排
• 第二章 AVS视频编码标准与关键技术
• 2.1 AVS视频编码标准
• 2.2 AVS视频编码流程
• 2.3 AVS视频编码关键技术
• 2.3.1 帧内预测
• 2.3.2 帧间预测
• 2.3.3 1/4像素插值
• 2.4 视频编码质量评估
• 2.5 本章小结
• 第三章 AVS视频编码帧间预测算法优化
• 3.1 帧间预测算法分析与优化
• 3.1.1 帧间预测模式分析
• 3.1.2 跳过模式预判优化
• 3.1.3 帧间预测模式选择优化测试结果与分析
• 3.2 运动估计算法分析与优化
• 3.2.1 搜索算法分析
• 3.2.2 整像素搜索算法优化
• 3.2.3 亚像素搜索算法优化
• 3.2.4 运动估计算法优化测试结果及分析
• 3.3 帧间预测模式流程优化
• 3.4 本章小结
• 第四章 AVS视频编码器在DSP平台上的实现与优化
• 4.1 硬件平台DM6446简介
• 4.2 AVS编码器在DSP平台上移植前的预处理
• 4.3 AVS编码器针对DSP平台的优化
• 4.3.1 循环展开与数组拆解
• 4.3.2 应用EDMA和Cache机制
• 4.3.3 线性汇编优化
• 4.4 基于DSP结构的像素插值算法优化
• 4.4.1 AVS插值算法分析
• 4.4.2 本文插值优化算法
• 4.5 最终优化效果与实现结果
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢