H.264帧内预测算法研究

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1、摘要随着近年来计算机运行速度、大规模集成电路技术的显著提高，多媒体视频压缩技术得到迅速的发展。在过去的十多年里，国际标准化组织（ISO），国际电信联盟（ITU）相应制定了一系列的国际视频压缩编码的标准，包括MPEGX系列，H.26X系列。这些标准已经应用到了DVD，个人视频电话，商务视频会议，卫星，广播，数字电视等很多方面。其中，H.264/AVC中包含了众多先进的视频压缩编码技术和思想，并将它们很好的结合起来，相比过去的视频编码标准，它在编码效率和网络友好性方面有了很明显的提高，成为新一代的国际视频压缩编码标准。H.264标准是由ITU-T的视频编码专家组（

2、VCEG）和ISO/IEC的活动图像专家组共同成立的联合视频小组（JVT）于2003年3月公布的。H.264是当下最新的国际视频编码标准，也称MPEG4的第10部分，即高级视频编码（AVC）。但是，该编码标准也存在不足，主要是由于H.264的高压缩编码效率却使得编码器的计算复杂度急剧增加，其编码复杂度更是比MPEG-4标准增加了10倍之多。所以必须对H.264压缩编码算法进行优化以提高其编码效率，尤其是在视频传输的实际应用中。本论文首先回顾了视频压缩技术的背景知识，简要介绍了当前视频压缩国际标准，国内外研究现状。接着，围绕H.264标准，简要介绍了H．264编

3、码标准的概念，视频编码特点，关键技术和主要性能。尤其是对H．264的主要技术做了较详细的描述，包括帧内预测，帧间预测，整数变换及量化，熵编码等。然后又详细分析了H．264帧内预测算法的复杂度和性能。最后，本文所采用的是基于全搜索算法的帧内预测模式选择，分别对亮度块和色度块进行模式预测和选择，扫描每一种模式。包括4种16*16亮度块模式和9种4*4亮度块模式，4种8*8色度块模式，计算每一种模式的代价值，取最小代价值为最佳模式，实现完整的帧内预测模式选择。在算法性能分析上，主要考虑的是算法程序的可编译性和算法的峰值信噪比（PSNR）值，对该算法的复杂度进行整体概

4、况分析。关键词:视频压缩；H.264；帧内预测；算法优化Significantlyincreasedcomputeroperatingspeedinrecentyears,large-scaleintegratedcircuittechnology,multimediavideocompressiontechnologyhasbeendevelopedrapidly.Inthepast12years,theInternationalOrganizationforStandardization(ISO),theInternationalTelecommunica

5、tionUnion(ITU)haveformulatedaseriesofinternationalvideocodingstandard,includingMPEGXseriesH.26xseries.ThesestandardshavebeenappliedtotheDVD,personalvideotelephony,businessvideoconferencing,satellite,radio,digitalTV,andmanyotheraspects.Amongthem,H.264/AVCcontainsmanyadvancedvideocomp

6、ressioncodingtechnologyandideas,andtheycombinewell,comparedtothepastvideocodingstandard,thecodingefficiencyandnetworkfriendlinessobvioustheimprovementofanewgenerationofinternationalvideocodingstandard.TheH.264standardisjointlyestablishedbytheITU-TVideoCodingExpertsGroup(VCEG)andtheI

7、SO/IECMovingPictureExpertsGroupJointVideoTeam(JVT)waspublishedinMarch2003.H.264isthemomentofthelatestinternationalvideocodingstandard,alsoknownasMPEG4Part10AdvancedVideoCoding(AVC).However,thecodingstandarddeficiencies,mainlyduetothesharpincreaseH.264highcompressioncodingefficiencyb

8、utmakesthecomputati