基于H264视频编码的快速算法研究

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1、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：补畦日期：刁咿纱关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文：③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送

2、和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：．}孓饭日期：如I；，‘．‘}导师签名：；亟丝丝日期：矽l弓，多．争太原理工大学硕士研究生学位论文基于H．264视频编码的快速算法研究IIYIIIllll2lllllll3llllll9lllll瞅摘要H．264是ISO／IECMPEG和ITU-TUCEG联合推出的最新的国际视频编码标准，和之前的视频编码标准相比增加部分功能。随着社会和科技的进步，人们对视频编码提出了更高要求，为了能够满足不同领域的要求，比如视频会议、实时的视频监控系统、高清电视等，需要保证更高

3、的图像质量和压缩比，使图像更清晰传输速度更快。H．264标准在H．263的基础上改进新增部分功能，有了更高的压缩比。但是，帧内预测和帧间预测的算法复杂度也随之增加，在编码过程中耗费大量时间，比如帧间编码要占整个编码时间的60％一80％。所以，如何能够降低算法复杂度，在保证图像质量和满足不同领域要求的前提下，减少编码时间、提高编码效率成为了众多组织和视频编码爱好者研究的热点问题。本文同样是基于降低视频编码复杂度、优化部分算法而展开讨论的，首先介绍了视频编码的基本知识，详细分析帧内预测和帧间预测的理论和可以借鉴扩展的算法。其中帧内预测中，有学者提出了基于大量零

4、宏块元素的快速编码算法改进，但这没有应用到帧间预测中，因此在这基础上改进三纛熬纂弦，将帧内预测基玉塞亳塞抹魄篡滤嬲!J帧闻预测编码的运动估计中。本文使用基于16x16宏块像素波动性预测方法，主要步骤是将参考帧中的整个宏块内的像素值进行相加，用这个值减去临时得到的率失T太原理工大学硕士研究生学位论文真值，构造不等式，不满足公式的像素值就进行跳过，这样能够使预测图像模式选择更简便，有效的降低了算法复杂度，提高编码效率。公式的由来参照SAE算法，原算法对整个运动补偿宏块进行计算，对SAD率失真值进行相加得到一个不等式，如果SAD率失真正负值个数差不多相等，会造成

5、等式两端范围逐渐变大，导致预测排除的像素值不准确。所以使用基于16×16宏块的像素波动性方法，如果像素波动性过大就进行排除，避免了对其运动估计矢量值的计算。同时，在改进的三步算法中结合预测中心点偏置特性，SAD率失真最小的点集中在搜索中心的概率会很大，所以在搜索中心设置正方形区域进行搜索，进一步提高了预测精度，降低算法复杂度。实验表明，在采用改进的三步算法中，使用16×16宏块的像素波动性算法，可以有效的节省编码器编码时间，提高运动估计预测的精确度和PSra(Y)信噪比。经过FS全搜索算法、原三步搜索算法和改进的三步搜索算法比较，验证了采用改进的三步搜索算

6、法性能有了提高。实验使用akiyo、bridge—far、claire、grandma、silent、hall、mobile序列进行测试，运动估计时间对比原三步搜索算法和FS算法分别平均降低35．77％和6．21倍，亮度PSNR平均降低1．73％和2．52％，改进的三步算法在亮度PSNR没有太大损失的情况下编码运算的时间有所减少。在视频运动平缓图像很多的情况下效果比较明显，改进的三步搜索算法适合在类似视频会议中和对实时性要求比较高而对图像质量及清晰度要求不算高的环境下使用。关键词：视频编码，帧内预测，帧间预测，运动估计，三步算法，像素波动性太原理工大学硕士

7、研究生学位论文RESEACHONFASTALGORITHMINH．264VIDEOCODINGSTANDARDABSTRACTIOS／IECMPEGandITU—TUCEGjoinlylaunchedthenewestinternationalvideocodingstandardH．264．Withthedevelopmentofsocietyandtechnology,peopleputsforwardofdifferentfields，suchasVideoConference，Real．timeVideoMonitoringSystem，High—

8、definitionTV，needstoguaranteehigh