《h264avc标准中运动估计算法分析与优化研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《h264avc标准中运动估计算法分析与优化研究（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、S h u a n g s h u a n gW a n g ( C o m p u t e rS o f t w a r ea n dT h e o r y ) T h e s i sS u p e r v i s o r ：P r o f e s s o rC h u n j i a n gD u a n m u J u n e ，2 0 1 0 H 2 很受视频压缩界的青睐。H 2 6 4 视频编码标准能在保持相同图像质量的前提下，比以 往编码标准节省多达一半左右的比特数。但由于其标准中引入了多种新的编码技术， 使得编解码的计算复杂度急剧增加。其中，基于块匹配的运动估计的运算量占整个视
2、频编码的计算量多达8 0 。这种高复杂的运算量，已成为视频压缩编码实时应用的瓶 颈。因此，低复杂度且高精度的运动估计算法的研究已成为视频压缩技术领域内近年 来的一个研究热点。 本文首先详细介绍了块匹配运动估计的工作原理，并描述了几个经典的快速运动 估计算法的特点及其优缺点。接着，通过分析视频序列的运动特性，我们提出了一种 基于大小十字模板并行搜索以及多模板自适应搜索的运动估计算法。由于该算法充分 利用了视频序列中静止或准静止块占大多数的特点，同时采用了多路终止策略，因此 该算法极大地简化了运动估计的搜索过程、提高了H 2 6 4 的编码速度。与此同时，算 法中所采用的自适应的多模板搜索优化了运
3、动强度的划分方法，保证了运动估计的精 度和编码效率。 为了验证本算法的有效性，我们把本算法应用在H 2 6 4 的参考模型中，同时进行 了系统仿真实验，并与两个经典算法( F S 算法和U M H e x g o n S 算法) 进行了比较。 通过对实验数据的分析，实验结果表明：该算法在图像质量和算法稳定性无明显变化 的前提下，其运动估计过程所耗费的时问比U M H e x g o n S 算均节约了1 5 8 8 。在对 运动估计时间、峰值信噪比( P S N R ) 值、以及压缩后的码率等性能的综合和权衡比 较下，所提出的基于自适应模板的双起点十字搜索的算法的性能普遍优于 U M H e
4、x g o n S 算法。同时，所提出的算法具有更强的鲁棒性，更利于实时性应用。 l 关键词：H 2 6 4 A V C ；视频压缩编码；块运动估计；起始点预测；快速搜索算法 f o rt h ee n t i r ev i d e oe n c o d i n go p e r a t i o n sa sm u c ha s8 0 T h i sh i g hv o l u m eo fc o m p l e x o p e r a t i o n sh 嬲 b e c o m et h eb o t t l e n e c ko fv i d e oc o m p r e s s i o
5、 nc o d i n g f o rr e a l t i m e a p p l i c a t i o n ，T h e r e f o r e ，m o t i o ne s t i m a t i o na l g o r i t h mo fl o w c o m p l e x i t ya n dh i g ha c c u r a c y h a sb e c o m ear e s e a r c hh o t s p o ti nv i d e oc o m p r e s s i o nt e c h n o l o g yi nr e c e n ty e a r s
6、 T h i sa n i c l ef i r s t l vi n t r o d u c e st h ew o r ko fB l o c k M a t c h i n gM o t i o nE s t i m a t i o ni nd e t a i l ， a n dd e s c r i b e ss e v e r a lc l a s s i cf a s ta l g o r i t h m sf o rb l o c k - m a t c h i n gc h a r a c t e r i s t i c sa sw e l la s t h e i ra d
7、v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s T h e n ，b ya n a l y z i n gt h em o t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fv i d e o s e q u e n c e s ，w ep r o p o s eab i g s m a l l c r o s sp a r a l l e ls e a r c ha n dm u l t i 。p a t t e r ns e l f - a d a p t i v e s e a r c ha l g o r i t
8、h mf o rm o t i o ne s t i m a t i o n B e c a u s e t h i s a l g o r i t h m m a k e sf u l lu s eo f c h a r a c t e r i s t i c st h a ts t a t i ca n dq u a s i s t a t i o n a r yb l o c ka r ei nt h em a j o r i t yi nv i d e os e q u e n c e s ， p l u st h eu s eo fm u l t i e n ds t r a t e
9、 g y , S Ot h ep r o p o s e da l g o r i t h mg r e a t l ys i m p l i f i e st h em o t i o n e s t i m a t i o ns e a r c hp r o c e s s a n d i m p r o v e s H 2 6 4 c o d i n gs p e e d A t t h es a m et i m e ， s e l f - a d a p t i v em u l t i p a t t e r ns e a r c ho p t i m i z em o t i o
10、 ni n t e n s i t yp a r t i t i o nm e t h o d ，a n de n s u r e l I I t h ea c c u r a c yo fm o t i o ne s t i m a t i o na n dc o d i n ge f f i c i e n c y I no r d e rt ov e r i f yt h ev a l i d i t yo ft h i sa l g o r i t h m ，w ea p p l i e dt h i sa l g o r i t h mi nH 2 6 4 r e f e r e n
11、 c em o d e lf o r s y s t e ms i m u l a t i o ne x p e r i m e n t ，a n dc o m p a r ew i t ht w oc l a s s i c a l a l g o r i t h m ( F Sa l g o r i t h ma n dU M H e x g o n Sa l g o r i t h m ) B ya n a l y s i so fe x p e r i m e n t a ld a t a ， e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h
12、 a t ，i nt h ep r e m i s eo fn os i g n i f i c a n tc h a n g ei ni m a g eq u a l i t y a n da l g o r i t h ms t a b i l i t y ，t h ea l g o r i t h ms a v em o t i o ne s t i m a t i o nt i m e15 8 8 o na v e r a g et h a n U M H e x g o n S w i t ht h et r a d e o f fo ft h em o t i o ne s t i
13、 m a t i o nt i m e ，P S N Rv a l u e s ，a n db i t r a t e ， t h ep r o p o s e d s e l f - a d a p t i v ep a t t e r n - b a s e d d o u b l e c r o s s - s e a r c h i n ga l g o r i t h mp e r f o r m s u p e r i o rt oU M H e x g o n Sg e n e r a l l yw i t hm o r er o b u s t ，m o r ec o n d
14、u c i v et or e a l - t i m e a p p li c a t i o n s K E YW O R D S ：H 2 6 4 A V Cv i d e oc o m p r e s s ；b l o c km o t i o ne s t i m a t i o n ；s t a r t p o i n t p r e d i c t i o n ；f a s ts e a r c ha l g o r i t h m I V 1 4 本文的主要工作和章节安排一5 第二章H 2 6 4 A V C 视频编解码技术7 2 1 视频编码的理论基础7 2 2H 2 6 4 A V C 标准的功能及特点8 2 2 1H 2 6 4 标准的体系结构8 2 2 2H 2 6 4 标准的档次和级9 2 2 3H 2 6 4 A V C 标准的特点1 0 2 3H 2 6 4 A V C 的编解码器l l 2 4H 2 6 4 的关键技术1 2 2 4 1 帧内预测13 2 4 2 环型去块效应滤波器1 4 2 4 3 整数变换及量化1 4 2 4 4 嫡编码l5 2 4 5S P 帧16 2 4 6 灵活的宏块排序17 2 5 视频编码技术的性能指标：1 7 2 6 本章小结19 第三章H 2 6 4 A V C 标准中块匹配运动估计技术2 1 3 1 运动估计简介
