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视频运动估计与噪声抑制滤波部件的设计

作　者: 龚源泉
导　师: 严晓浪
学　校: 浙江大学
专　业: 电路与系统
关键词: MPEG 噪声抑制中值滤波运动估计预测编码参考块
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

MPEG是一系列关于运动图像及其伴音压缩编码的国际标准,它支持多种清晰度的图像格式,尤其是MEPG-2和MPEG-4标准在视频存储、视频广播和视频流媒体传输等多个邻域有广泛的用途。根据MPEG-2和MPEG-4视频编码原理可以设计出一个适用于SoC设计的通用MPEG视频编码平台,其中噪声抑制滤波和视频运动估计是两个重要的部件。由于算法的复杂性和应用场合的实时性,这两个部件一般都采用硬件来实现。噪声抑制滤波部件的作用是采用硬件滤波的方式,去掉原始图像中的高频噪声,使图像变得更加平滑。本文对图像噪声的类型进行了分析,针对高频图像噪声采用了中值滤波器,并提出了一种高性能的自适应中值滤波器的结构。运动估计部件是视频压缩编码器中最重要最复杂的部分。运动估计的算法分全搜索算法和快速搜索算法两种。全搜索算法搜索精度高,其对应的硬件结构具有数据流清晰,控制结构简单的优点。但是由于全搜索算法计算量巨大,所以对应的硬件结构计算速度较慢,而且硬件开销较大。快速搜索算法能够大大提高搜索速度,但是精度有不同程度的降低。本文采用了快速搜索算法中的最优算法——三步分级搜索算法,并提出了一种简单高效的硬件结构。本文对两个部件的性能与其他设计进行了对比分析,证明了设计的优越性。

全文目录

第一章绪论  7-11
  第一节数字视频压缩技术及其发展概况  7-9
  第二节本课题的项目背景、内容及论文的安排  9-11
第二章图像噪声抑制滤波原理及类型分析  11-19
  第一节图像噪声抑制滤波原理  11-16
    2．1．1 图像噪声及其分类  11-15
      2．1．1．1 光子噪声  11-12
      2．1．1．2 热噪声  12
      2．1．1．3 片上电子噪声  12-13
      2．1．1．4 KTC噪声  13
      2．1．1．5 放大器噪声  13-14
      2．1．1．6 量化噪声  14
      2．1．1．7 脉冲噪声  14-15
    2．1．2 噪声抑制滤波原理  15-16
  第二节滤波器类型分析  16-19
    2．2．1 均值滤波器  17
    2．2．2 中值滤波器  17-19
第三章图像噪声抑制滤波部件结构设计及性能分析  19-27
  第一节设计概述  19
  第二节自适应中值滤波器设计原理  19-21
  第三节硬件结构  21-26
    3．3．1 移动图像窗口单元  22-23
    3．3．2 中值计算单元  23-24
    3．3．3 噪声像素检测单元  24-25
    3．3．4 输出选择单元  25-26
  第四节性能分析  26-27
第四章运动估计的原理及结构描述  27-45
  第一节预测编码的原理  27-31
    4．1．1 DPCM的基本原理  27-29
    4．1．2 DPCM预测编码为什么能压缩数据降低码率  29-30
    4．1．3 预测编码的类型  30-31
  第二节帧间预测编码和运动估计原理  31-39
    4．2．1 帧间像素差值的统计特性  32
    4．2．2 帧间运动估计与运动补偿技术  32-39
  第三节运动估计块匹配算法分析  39-45
    4．3．1 块匹配算法分类  39-43
      4．3．1．1 全搜索算法(Full Search Algorithm)  39-40
      4．3．1．2 快速搜索算法(Fast Search Algorithm)  40-43
    4．3．2 块匹配算法硬件实现的难点及解决  43-45
第五章运动估计部件的结构设计及性能分析  45-58
  第一节算法映射和基本结构  45-46
  第二节硬件结构  46-54
    5．2．1 片上缓存配置  46-48
    5．2．2 存储器划分  48-49
    5．2．3 PE功能重新调配  49-52
    5．2．4 硬件整体结构  52-54
  第三节性能分析  54-58
第六章结论与展望  58-59
参考文献  59-62
致谢  62

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