基于H.264的运动估计的研究和改进

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1、基于H.264的运动估计的研究和改进作者姓名唐宽强导师姓名、职称裘雪红一级学科计算机科学与技术二级学科计算机应用技术申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1203121672分类TN82号TP37密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于H.264的运动估计的研究和改进作者姓名：唐宽强一级学科：计算机科学与技术二级学科：计算机应用技术学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：裘雪红教授提交日期：2014年12月AStudyandImprovementofMotionEstimationBasedonH.264AthesissubmittedtoXIDIANU

2、NIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinComputerScienceandTechnologyByTangKuanqiangSupervisor:Prof.QiuXuehongNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个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，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育

3、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究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名

4、：导师签名：日期：日期：摘要摘要随着移动互联网的迅猛发展和移动终端设备的不断升级，人们可以随处拍摄视频并将其上传到远程服务器。但是由于视频占用的空间较大，给互联网的存储空间和网络带宽带来了巨大的冲击。为了解决这一问题，各视频编码研究组织不断研究和发布视频压缩编码标准。其中，H.264作为主流的视频压缩编码标准，具有较高的压缩比和良好的网络亲和性，但是由于其计算复杂度过高，很难应用于对实时性要求较高的场景。运动估计作为H.264的重要模块，能够消除帧间的时间冗余，对H.264压缩编码质量具有重要作用。在H.264压缩编码过程中，运动估计消耗了30～60%的时间，直接影响了视频压缩编码的速度

5、。本文对H.264运动估计模块进行研究与分析，提出了一种改进的小菱形搜索算法。本文的主要工作如下。1.对H.264视频压缩标准的压缩原理和压缩过程进行了简单的介绍，重点分析了帧间预测编码和帧内预测编码的主要技术和方法，梳理了H.264视频压缩编码标准的基础知识。2.对运动估计进行了详细的介绍，解释了运动矢量和运动补偿等概念，阐述了块匹配准则和运动估计的原理。深入剖析了经典运动估计算法：全搜索算法（FS）、菱形搜索算法（DS）、六边形搜索算法（HEXBS）和非对称十字形多层六边形格点搜索算法（UMHS）。利用x264开源软件平台对经典运动估计算法进行了实验仿真，并从图像重建质量和运动估计性

6、能两个方面进行对比与分析。3.深入剖析了经典菱形算法的缺陷，并对运动矢量的中心偏置特性等概率分布特性进行了统计和分析。针对经典菱形的缺陷，利用运动矢量的概率分布特性对小菱形搜索算法进行研究和改进。本文主要从三个方面对小菱形搜索进行改进。第一，利用视频的时空相关性对传统小菱形搜索算法进行起始搜索点预测，提高了运动搜索的精度；第二，利用小菱形正向移动往往多于侧向移动这一特性，对小菱形搜索添加扩展模板，扩大搜索范围，避免陷入局部最优；第三，利用搜索距离与起始搜索点偏移距离线性相关这一特性，自适应调节起始搜索步长，减少运动搜索的冗余计算。4.最后通过x264开源软件平台对改进的小菱形搜索算法（P

7、SDS）进行实验仿真。实验结果表明，相比传统的快速搜索算法，在运动较为平缓的视频中，PSDS具有较高的搜索速度和搜索精度，而在运动较为剧烈的视频中，PSDS能够I西安电子科技大学硕士学位论文在损失一定搜索点数的前提下，维持了较高的搜索精度。关键词：H.264，运动估计，菱形搜索，x264开源软件平台论文类型：应用基础研究类IIABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmobileInterne