h.264帧间预测算法研究与设计实现

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1、分类号密级硕士学位论文题目：H.264帧间预测算法研究与设计实现英文并列题目：ResearchandDesignofH.264Inter-framePredictionAlgorithm研究生：彭磊专业：微电子学与固体电子学研究方向：微电子系统设计与应用导师：彭勇指导小组成员：学位授予日期：2016年6月答辩委员会主席：顾晓峰江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一六年六月独馈性黄明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发

2、表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。石’签名：日期；灿４年《月日矣关于论文使巧授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被査阅和借阅，可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索Ｊｌ，可＾＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文一，并且本人电子文培的内容和

3、纸质论文的内容相致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名；娘系导师签名：Ｖ！！，日期；年／月令日摘要摘要帧间预测是H.264编码标准重要技术之一，可以有效缩减视频图像在时间域的冗余，提高视频数据的压缩比。但是H.264帧间预测算法复杂度高，不利于H.264编码的应用，尤其是在实时视频编码领域。本文针对H.264的帧间预测算法复杂度高，编码时间长的问题展开研究，对现有经典帧间预测运动估计算法UMHexagonS算法进行优化改进，减少运算量，缩短编码时间，使得视频编码性能得到提高。为了对帧间预测运动估计算法进行优

4、化改进，首先需要对UMHexagonS算法的具体实现进行深入了解。分析了该算法在搜索过程中存在的冗余搜索，针对该问题提出了大十字预测搜索算法。通过大十字搜索对最优点可能分布区域进行预测，减小了搜索范围，然后在预测区域内使用相应改进搜索模板，进行精确搜索。在JM模型下实验结果显示，大十字预测搜索算法较UMHexagonS搜索算法，在微运动情景时与UMHexagonS算法耗时相近，在剧烈运动情景下使帧间预测运动估计时间下降了30%-50%。为了进一步改进大十字预测搜索算法，缩减微运动情景下帧间预测运动估计时间，本文又提出了基于运动情景分类的帧间

5、预测算法。通过情景分类，对微运动情景，使用局部区域小菱形搜索算法，缩减搜索区域，减少搜索点个数；对剧烈运动情景，使用上文提出的大十字预测搜索算法，对搜索区域进行初步预测，达到减少搜索范围的目的。通过JM模型实验验证，基于运动情景分类的帧间预测算法较UMHexagonS搜索算法，帧间预测运动估计时间在微运动情景时缩减了20%-30%，剧烈运动情景时缩减了40%-50%，同时与原算法图像信噪比(PSNR)之差保持在0.02dB以内，保持相近的图像质量。为了验证大十字预测搜索算法与基于运动情景分类搜索算法在嵌入式系统上的运行效果，搭建了基于OMA

6、P3530的验证系统，包含系统软硬件设计、嵌入式Linux操作系统平台搭建等。系统验证测试结果显示，大十字预测搜索在剧烈运动情景时，帧编码时间缩减较明显；基于运动情景分类搜索算法，在微运动情景与剧烈运动情景下，缩减帧编码时间方面都取得了较好效果。关键词：帧间预测；H.264；运动估计；UMHexagonSIAbstractAbstractInter-framepredictionasoneofthekeytechnologiesofH.264videocodingstandardcansignificantlyreducethetempor

7、alredundancyandimprovetheratioofcompression.However,thehighcomputationalcomplexityofinter-framepredictionalgorithmgreatlyaffectstheapplicationofH.264videocodingstandard,especiallyinthefieldofreal-timevideocoding.Inordertosolvetheproblemofgreathighcomputationalcomplexity,im

8、provethevideoencodingperformance,andshortenthecodingtime,theclassicalmotionestimationalgo