發(fā)布時間：2017-10-03 02:26

  本文關鍵詞：H.264幀間預測算法研究與設計實現(xiàn)

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【摘要】：幀間預測是H.264編碼標準重要技術之一,可以有效縮減視頻圖像在時間域的冗余,提高視頻數(shù)據(jù)的壓縮比。但是H.264幀間預測算法復雜度高,不利于H.264編碼的應用,尤其是在實時視頻編碼領域。本文針對H.264的幀間預測算法復雜度高,編碼時間長的問題展開研究,對現(xiàn)有經(jīng)典幀間預測運動估計算法UMHexagonS算法進行優(yōu)化改進,減少運算量,縮短編碼時間,使得視頻編碼性能得到提高。為了對幀間預測運動估計算法進行優(yōu)化改進,首先需要對UMHexagonS算法的具體實現(xiàn)進行深入了解。分析了該算法在搜索過程中存在的冗余搜索,針對該問題提出了大十字預測搜索算法。通過大十字搜索對最優(yōu)點可能分布區(qū)域進行預測,減小了搜索范圍,然后在預測區(qū)域內使用相應改進搜索模板,進行精確搜索。在JM模型下實驗結果顯示,大十字預測搜索算法較UMHexagonS搜索算法,在微運動情景時與UMHexagonS算法耗時相近,在劇烈運動情景下使幀間預測運動估計時間下降了30%-50%。為了進一步改進大十字預測搜索算法,縮減微運動情景下幀間預測運動估計時間,本文又提出了基于運動情景分類的幀間預測算法。通過情景分類,對微運動情景,使用局部區(qū)域小菱形搜索算法,縮減搜索區(qū)域,減少搜索點個數(shù);對劇烈運動情景,使用上文提出的大十字預測搜索算法,對搜索區(qū)域進行初步預測,達到減少搜索范圍的目的。通過JM模型實驗驗證,基于運動情景分類的幀間預測算法較UMHexagonS搜索算法,幀間預測運動估計時間在微運動情景時縮減了20%-30%,劇烈運動情景時縮減了40%-50%,同時與原算法圖像信噪比(PSNR)之差保持在0.02dB以內,保持相近的圖像質量。為了驗證大十字預測搜索算法與基于運動情景分類搜索算法在嵌入式系統(tǒng)上的運行效果,搭建了基于OMAP3530的驗證系統(tǒng),包含系統(tǒng)軟硬件設計、嵌入式Linux操作系統(tǒng)平臺搭建等。系統(tǒng)驗證測試結果顯示,大十字預測搜索在劇烈運動情景時,幀編碼時間縮減較明顯;基于運動情景分類搜索算法,在微運動情景與劇烈運動情景下,縮減幀編碼時間方面都取得了較好效果。
【關鍵詞】：幀間預測 H.264 運動估計 UMHexagonS
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN919.81
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-12
• 1.1 課題研究背景及意義7
• 1.2 視頻編碼標準的發(fā)展7-8
• 1.3 幀間預測算法的研究現(xiàn)狀8-10
• 1.4 本文主要研究內容及章節(jié)規(guī)劃10-12
• 1.4.1 主要研究內容10
• 1.4.2 結構安排10-12
• 第二章 H.264視頻壓縮編碼基礎理論12-19
• 2.1 H.264支持視頻編碼格式12-13
• 2.2 H.264編碼器原理13
• 2.3 幀內預測13-14
• 2.4 幀間預測14-18
• 2.4.1 樹狀結構運動補償14-15
• 2.4.2 運動矢量15-17
• 2.4.3 運動矢量預測17-18
• 2.4.4 運動估計18
• 2.5 本章小結18-19
• 第三章 基于UMHexagonS的幀間預測算法優(yōu)化19-30
• 3.1 塊匹配算法基本原理19-20
• 3.2 UMHexagonS算法介紹20-21
• 3.3 UMHexagonS算法改進點分析21
• 3.4 UMHexagonS算法的優(yōu)化改進21-24
• 3.4.1 搜索區(qū)域劃分22-23
• 3.4.2 搜索模板確定23-24
• 3.4.3 精確搜索24
• 3.5 算法實驗及分析24-28
• 3.6 本章小結28-30
• 第四章 基于運動情景分類的幀間預測算法30-38
• 4.1 物體運動情景分類30-32
• 4.2 算法思想及流程32-34
• 4.2.1 算法實現(xiàn)流程32
• 4.2.2 運動情景判定32
• 4.2.3 微運動情景搜索32-34
• 4.2.4 劇烈運動情景搜索34
• 4.3 算法實驗及分析34-37
• 4.4 本章小結37-38
• 第五章 算法驗證系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)38-61
• 5.1 系統(tǒng)總體設計方案38
• 5.2 ARM平臺硬件系統(tǒng)設計38-48
• 5.2.1 微處理器模塊設計39-41
• 5.2.2 電源模塊設計41-42
• 5.2.3 存儲器模塊設計42-45
• 5.2.4 接口電路模塊設計45-48
• 5.2.5 ARM系統(tǒng)PCB圖48
• 5.3 基于ARM的嵌入式Linux系統(tǒng)搭建48-52
• 5.3.1 BOOT LOADER介紹與移植49-50
• 5.3.2 Linux內核裁剪編譯與移植50
• 5.3.3 根文件系統(tǒng)介紹與制作50-52
• 5.4 NFS服務設定52-53
• 5.5 ARM平臺軟件系統(tǒng)設計53-60
• 5.5.1 USB攝像頭驅動設計53-54
• 5.5.2 H.264幀間預測算法實現(xiàn)與編碼庫編譯54-57
• 5.5.3 應用程序設計57-60
• 5.6 本章小結60-61
• 第六章 實驗與分析61-67
• 6.1 驗證平臺配置61
• 6.2 軟件程序編譯與運行61-63
• 6.3 運行結果對比分析63-66
• 6.4 本章小結66-67
• 主要結論與展望67-68
• 主要結論67
• 展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-72
• 附錄：作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文72

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本文編號：962645