H.264标准中变换与量化过程的优化

H.264标准中变换与量化过程的优化

论文摘要

数字视频技术广泛应用于通信、计算机、广播电视等领域,如:视频会议、可视电话、数字广播电视等等都要用到数字视频技术。而这其中的一个关键技术就是视频压缩技术,促使了许多视频编码标准的产生。H.264/AVC是由ITU(国际电信联盟)的VCEG和ISO/IEC的MPEG两大组织联合组成的JVT共同制定的一项新的视频压缩技术标准,它使得运动图像压缩技术上升到了一个更高的阶段。在较低带宽上提供高质量的图像传输是H.264/AVC的应用亮点,在同样的视觉质量前提下,比H.263和MPEG-4节约了50%的码率,而且对IP和无线网络传输具有更好的支持功能。但是H.264获得优越性能的代价是计算复杂度的增加,这也是H.264大规模应用的主要障碍,而且H.264/AVC中使用的编码器,为了达到适用于绝大多数应用场合的目的,并没有针对某些特殊的应用环境进行技术细节的优化,导致在某些特定的条件下,不能实现最优的编码效果。并且,H.264/AVC只对解码端进行了规范,这也为对其进行优化留下了一定的空间。针对这种情况,本课题做大量的研究,力图降低其计算复杂度和提高运行效率。本文首先介绍了视频编解码技术的国内外研究、发展现状以及H.264/AVC标准,在分析H.264/AVC编码器软件的不足和问题的基础上,结合模型自身特点,分别从运动估计、整数DCT和量化进行了优化,这三个不同的方面对H.264/AVC编码器软件进行了优化。在优化过程中提出了新的模式选择算法;采用了新的预先判断全零系数块的搜索算法;并给出了更优的预判全零块的判据。以JM7.0软件模型为蓝本,进行了仿真试验,并对比了优化前后的图像视觉质量、编码时间和PSNR值变化。试验证明,在采用新的选择搜索算法以及优化了变换与量化过程后,在视频图像信噪比基本上不变的情况下,运算复杂度大大降低,提高了视频压缩编码效率。最后,对H.264/AVC视频编解码算法进行总结和未来展望。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 课题研究的背景与意义
  • 1.2 H.264/AVC编码技术在国内外应用情况
  • 1.2.1 H.264/AVC在移动通信中的应用
  • 1.2.2 H.264/AVC在IP网络中的应用
  • 1.3 H.264/AVC的发展与研究现状
  • 1.4 本文的研究工作
  • 第二章 H.264数字视频标准与技术分析
  • 2.1 视频编解码技术
  • 2.1.1 数字图像压缩技术
  • 2.1.2 运动估计技术
  • 2.1.3 变换编码技术
  • 2.2 H.264的发展历史
  • 2.3 H.264的体系结构
  • 2.3.1 标准化目标
  • 2.3.2 H.264的分层结构
  • 2.3.3 编解码器结构
  • 2.4 H.264体系的新特性
  • 2.4.1 帧内预测
  • 2.4.2 帧间预测
  • 2.4.3 变换
  • 2.4.4 量化过程
  • 2.4.5 熵编码
  • 2.5 其他H.264/AVC新技术
  • 2.5.1 环路去块效应滤波器
  • 2.5.2 比特流切换、随机访问和误差恢复
  • 2.5.3 灵活的宏块排序
  • 第三章 优化H.264/AVC编码算法
  • 3.1 H.264/AVC的优化方向
  • 3.1.1 软件优化
  • 3.1.2 硬件优化
  • 3.2 无误判全零块检测方法及实验结果分析
  • 3.2.1 全零块检测门限
  • 3.2.2 基于全零块检测的运动估计快速算法
  • 3.2.3 实验结果与分析
  • 3.2.4 结论
  • 3.3 有误判全零块检测方法及实验结果分析
  • 3.3.1 误判与漏判
  • 3.3.2 有误判的新判决门限值
  • 3.3.3 实验结果及分析
  • 3.4 基于HVS的全零块检测方法及实验结果分析
  • 3.4.1 视觉特性控制
  • 3.4.2 阈值选择
  • 3.4.3 实验结果及分析
  • 第四章 结束语
  • 4.1 总结
  • 4.2 展望
  • 参考文献
  • 研究生期间发表论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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