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MPEG-2到H.264视频转码算法研究

作　者: 向建华
导　师: 李均利
学　校: 宁波大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 视频转码模式选择机器学习
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
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内容摘要

目前,MPEG-2应用比较广泛,使用MPEG-2进行编码的视频资源丰富。随着多媒体技术的不断发展,视频编码技术得到飞速的发展。H.264是最近公布的新的编码标准,相比先前的编码标准,其性能优异,编码灵活多变,可以满足从低码率(如手机)到高码率(如高清电视)不同的应用需求。如果能把资源丰富的MPEG-2视频快速的转换成编码性能优异的H.264视频,具有非常重要的应用意义。本文首先介绍了视频转码的研究背景及现状,对数字视频编码的概念、MPEG-2编码标准和H.264编码标准进行简要的介绍。通过比较分析MPEG-2和H.264编码标准,总结出了两种标准的异同点,为MPEG-2到H.264的转码算法研究做准备。其次,为了用最小的复杂度来获得最好的性能,我们利用MPEG-2码流中的CMT、编码块模式(CBP)和DC系数自适应的选择H.264宏块编码模式。实验结果表明,相比全编全解,该算法在保持视频质量的同时显著的减少了转码时间(平均减少69.60%)。第三,基于这样的假说:MPEG-2码流中的运动补偿后的残差与H.264编码时的模式选择有一定的对应关系。我们利用相关的机器学习工具找出这种对应关系并建立模式决策树,决策树能把MPEG-2码流中的宏块在H.264的编码模式划分为几类。然后通过查找决策树来降低H.264宏块模式选择的计算复杂度。实验结果表明,该算法在视频质量下降不大的情况下,显著的减少了转码时间。最后,提出了一种基于边缘和颜色失真的彩色视频质量评价方法,通过分析边缘失真和颜色失真模型与主观质量评价结果之间的关系,得到了HVS对于边缘信息、颜色信息的响应函数;利用多元线性回归分析将这两个响应函数拟合起来,成为彩色视频质量评价方法。用于评价转码后的视频质量。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
引言  10-11
1 绪论  11-15
  1.1 视频转码的背景  11-12
  1.2 视频转码的研究现状  12-14
  1.3 本文的主要内容和结构安排  14-15
2 MPEG-2 和H.264 视频压缩编码标准  15-33
  2.1 数字视频编码的基本概念  15-21
    2.1.1 时间和空间取样  15-16
    2.1.2 颜色空间  16-19
    2.1.3 图像质量评价  19-21
  2.2 MPEG-2 编码标准  21-25
    2.2.1 MPEG-2 的档次和级别  21-22
    2.2.2 MPEG-2 的视频结构  22-24
    2.2.3 MPEG-2 的编解码器  24-25
  2.3 H.264 编码标准  25-30
    2.3.1 H.264 的档次和级  26-27
    2.3.2 H.264 的分层结构  27-29
    2.3.3 H.264 的编解码器  29-30
  2.4 MPEG-2 和H.264 视频编码标准的比较  30-31
  2.5 本章小结  31-33
3 MPEG-2 到H.264 转码中的快速模式选择算法  33-47
  3.1 引言  33-34
  3.2 MPEG-2 中的编码宏块类型（CMT）  34-36
  3.3 H.264 的帧间预测概述  36-40
    3.3.1 R-D 代价  38-39
    3.3.2 SAE 代价  39-40
  3.4 快速模式选择算法  40-42
    3.4.1 CMT 和DC 系数与H.264 的宏块模式之间的关系  40-41
    3.4.2 本文提出算法流程  41-42
  3.5 实验结果及分析  42-46
  3.6 结论  46-47
4 基于机器学习的MPEG-2/H.264 模式选择算法  47-54
  4.1 引言  47
  4.2 MPEG-2 宏块残差与H.264 宏块编码模式的关系  47-48
  4.3 利用机器学习(Machine Learning)进行快速模式决策  48-50
  4.4 实验结果及分析  50-53
    4.4.1 训练数据集的属性  50-51
    4.4.2 算法性能比较  51-53
  4.5 结论  53-54
5 基于边缘和颜色失真的视频质量评价方法  54-67
  5.1 引言  54-55
  5.2 边缘和颜色失真模型  55-58
    5.2.1 边缘失真模型  55-58
    5.2.2 颜色失真模型  58
  5.3 视频质量评价方法  58-60
  5.4 实验结果及分析  60-64
  5.5 转码后的视频质量评价  64-66
  5.6 小结  66-67
6 总结与展望  67-68
  6.1 本文工作总结  67
  6.2 研究展望  67-68
参考文献  68-72
在学研究成果  72-73
致谢  73

MPEG-2到H.264视频转码算法研究

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