【摘要】：視頻信號(hào)是人類(lèi)感知自然界的重要媒介,它在多媒體通信及信號(hào)處理領(lǐng)域中扮演著不可替代的角色。然而,由于視頻信號(hào)既包含靜態(tài)的圖像信息,又包含動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)信息,因此視頻信號(hào)相比于其它媒體需要更多的數(shù)據(jù)表示,這就意味著需要更多的存儲(chǔ)容量和通信帶寬。為了解決視頻數(shù)據(jù)量巨大的問(wèn)題,視頻編碼技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。視頻編碼的目的就是盡可能在保持視頻質(zhì)量不變的情況下降低視頻信號(hào)表示的比特率。小波變換作為一種精美的時(shí)頻分析工具,它可以將信號(hào)進(jìn)行多尺度分析,更好的反應(yīng)信號(hào)的時(shí)頻局部特性,因此自誕生以來(lái)在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界均得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。本文系統(tǒng)研究了T+2D小波視頻編碼方案中編碼器、解碼器以及碼流提取器的工作原理,從中認(rèn)識(shí)到小波視頻編碼作為可伸縮視頻編碼的優(yōu)勢(shì)和不足。小波視頻編碼最大的優(yōu)勢(shì)是借助小波變換的多分辨特性可一次性生成幀率、分辨率和質(zhì)量可伸縮的嵌入式碼流。雖然基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償時(shí)域?yàn)V波的小波視頻編碼采用開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu),成功避免在編碼中包含解碼過(guò)程,一定程度上減輕了編碼器工作的負(fù)擔(dān),但其偏高的復(fù)雜度依然使其在實(shí)時(shí)應(yīng)用中存在困難。為此,本文針對(duì)基于T+2D小波視頻編碼方案的編解碼器工作過(guò)于復(fù)雜的問(wèn)題,從算法優(yōu)化和平臺(tái)優(yōu)化兩個(gè)方面降低小波視頻編碼器工作的復(fù)雜度。(1)改進(jìn)運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法。運(yùn)動(dòng)估計(jì)是T+2D小波視頻編碼復(fù)雜度最高的模塊,為了在比特率基本不變的情況下降低運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法的復(fù)雜度,本文首次將TZSearch搜索算法應(yīng)用到小波視頻編碼中,并結(jié)合小波視頻編碼的塊匹配特征和運(yùn)動(dòng)搜索的相關(guān)性分別從靜止塊檢測(cè)、停止搜索準(zhǔn)則、自適應(yīng)范圍搜索等方面提出改進(jìn)的TZSearch算法。為了驗(yàn)證算法性能,利用多組不同分辨率、不同紋理運(yùn)動(dòng)復(fù)雜度的視頻序列進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明改進(jìn)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法相比于原算法有效降低了時(shí)間復(fù)雜度,而其編碼比特率和視頻質(zhì)量基本不變。(2)DSP移植與優(yōu)化。本文選用定點(diǎn)DSP芯片TMS320DM642作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。為了使小波視頻編碼在此硬件工作平臺(tái)能夠加快編解碼速度,本文首先對(duì)小波視頻編碼中存在浮點(diǎn)運(yùn)算的模塊進(jìn)行定點(diǎn)化,然后對(duì)小波視頻編碼某些模塊進(jìn)行了必要的簡(jiǎn)化,利用軟件流水、內(nèi)聯(lián)函數(shù)、消除存儲(chǔ)器相關(guān)性、線性匯編優(yōu)化等方法充分利用并行指令和硬件資源,提高程序執(zhí)行的效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,簡(jiǎn)化優(yōu)化后的小波視頻編碼程序降低至少90%的時(shí)間復(fù)雜度,執(zhí)行的時(shí)鐘周期數(shù)明顯減少,使其在硬件平臺(tái)實(shí)時(shí)編解碼成為可能。
【圖文】：

原始版本與優(yōu)化版本的視頻質(zhì)量比較
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：2655365