h.264帧内预测及变换方法的研究与优化

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1、合肥工业大学硕士学位论文H.264帧内预测及变换方法的研究与优化姓名：梁立伟申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：蒋建国;齐美彬20050501H．264帧内预测及变换方法的研究与优化摘要随着数字图像处理和计算机网络等技术的发展，以信源压缩、总线传输、图像数据库等技术为标志的第三代视频监视系统已开始形成。其基本原理是使用视频压缩编码技术将视频采集单元输出的模拟信号直接进行数字化压缩，然后通过计算机网络传输到接收端进行解码、播放和存储等操作。在第三代视频监控系统中，不管从传输、存储还是图像质量方面考虑，视频压缩编码技术都至关重要。尤其在面对网络传

2、输的带宽瓶颈问题时显得尤为突出，因此需要一个合适的编解码标准。ITu—TH．264／MPEG-4Part10AVC(简称H．264)是最新的视频编码国际标准，由ISo／IEc的运动图像专家组MPEG和ITU．T的视频编码专家组vcEG组成的联合视频小组JVT共同开发而成。H．264标准中包含了很多先进的视频压缩编码方法，与以前的视频编码标准相比有了明显的进步。在相同视觉感知质量的基础上，H．264的编码效率比MPEG．2提高了50％左右，并且有更好的网络友好性。然而，高编码压缩率是以很高的计算复杂度为代价的，H．264标准的计算复杂度约为H．263的3倍

3、，所以在实际应用中必须对算法进行优化以提高其编码的时间效率。本论文首先在第一章中简要介绍了视频压缩编码的基本原理方法，以及数字视频压缩标准的发展过程。在第二章简要介绍了H．264编码标准的主要功能模块。在第三章中我们对已有的帧内预测快速算法进行详细分析，对其中计算复杂度很高的预测模式选择部分进行了深入研究，提出一种基于自适应闽值的快速模式选择算法，该算法可以根据图像复杂度和QP值自适应的调整判决阈值，以确定是否可以将最可能的预测模式作为最终的结果，提前中止预测模式选择过程。另外，为了进一步提高模式选择的计算速度，对其他非最可能的预测模式采用分段计算的方法

4、，首先计算其中的几种，根据计算结果选择临时最优预测模式相邻的预测模式进行比较，以得到最终结果。由相关的实验结果可以看出，我们的快速方法不但在很大程度上降低了H．264帧内预测中，模式选择过程的时间复杂度，提高了编码的时间效率，并且具有很强的自适应性。特别的，该方法能够很好的支持sIMD指令优化，具有很高的实用价值。在第四章中我们对H．264中的单方向帧内预测方法进行了进一步的分析，发现这种单方向预测方法导致了相同方向上的样本点被赋以相同的预测值，然而在视频帧中一个样本点与它相邻点的亮度值通常都是不同的。此外，一个样本点与其相邻环绕样本点的中值很接近，这样

5、双向预测的结果通常比单向预测要好。所以我们结合加拿大学者AndyTeng在DCC’04上提出的双向预测思想，对H．264帧内双向预测方法进行了改进与实验。随后，在第五章中我们首先对TITMs320c6000系列DsP作了简介，介绍了C6000系列DsP结构特点和C6000DsP软件开发流程，然后针对DM642上帧内预测及变换部分程序的汇编优化进行了详细的讨论。第六章主要对H．264中的自适应块尺寸变换方法进行了实验分析与讨论。最后，我们对论文的工作进行了简要总结与展望。关键词：视频压缩，H．264，帧内预测，自适应模式选择，双向预测，变换量化DSP，汇编

6、优化ResearchandoptjmjzationfortheIntra·predictionandTransforminH．264AbstractWiththedevelopmentofdigitalimageprocessingandcomputernetworktechnolog孔the3rdgeneratiDnvideosurveil】ancesystemhascomeupwiththesymb01ofsourcecompressing，bustransporta11dimagedatabaseetc．technologies．Itsbasict

7、heoryisusingthevideocomprcssingtechnologyimmediatelytocompresstheanalogs谵nalsoutputtingbytheVideocaptureunit，thentransporttheencodedsignaIstothereceiVerbythecomputernetwork，anddecode，playback，andstorethem．Videoencodingtechn0109yisveryinlportantinthe3rdgenerationvideosurveillances

8、ystemconsideringnotonIytr雠sporting，stOri