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一种改进型BPM运动估计算法

作　者: 李进伟
导　师: 童家榕；陈更生
学　校: 复旦大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 运动估计全搜索算法快速搜索算法 BPM搜索算法位平面
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 19次
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内容摘要

数字视频是由连续的数字图像构成的,对于一个连续的视频信号来讲,相邻两帧图像之间是具有很强的相关性,运动估计算法就是利用这种相关性压缩视频序列中相邻图像之间冗余信息的算法,是在时间域上对视频信号进行压缩处理。运动估计作为数字视频信号压缩方法之一,广泛应用在各种视频标准之中,包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.263、H.264等等。运动估计是视频编码中的关键步骤,运算复杂度低、运算量小的运动估计算法对视频编码效率有显著的提升。本文在传统的基于位平面匹配的运动估计算法(bit plane matching,简写为BPM)基础上,通过调整位平面转换时阈值的选取方式、改进运动矢量的计算方法,提出了一种改进型BPM算法。本文算法与传统BPM算法相比,需要计算绝对误差和(sumof absolute differences,简写为SAD)的块数降低了56.1%～82.5%,运动估计效果提升了0.41%-7.13%。同时,本文结合经典的1D运动估计硬件结构,针对BPM算法中位平面的结构特点,简化了运动估计算法中处理单元的结构,改进由多个处理单元组成的收缩阵列组织结构,使其可以同时进行多个待测宏块SAD计算,得到良好的设计和仿真测试结果,提升了运动估计算法及其硬件实现的性能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
第1章引言  7-13
  1.1.视频处理技术  7
  1.2.视频压缩技术  7-9
  1.3.视频压缩方式  9-12
  1.4.本文的工作重点和组织结构  12-13
    1.4.1.工作重点  12
    1.4.2.论文组织结构  12-13
第2章运动估计  13-33
  2.1.基于块的运动估计算法  14-16
  2.2.运动估计算法参数  16-20
    2.2.1.宏块大小的选择  16-17
    2.2.2.宏块的匹配准则  17-18
    2.2.3.搜索窗口的大小  18
    2.2.4.运动估计的精度  18-20
  2.3.数字视频质量评价  20-22
    2.3.1.视频质量的主观评价  21
    2.3.2.视频质量的客观评价  21-22
  2.4.常见的基于块的运动估计算法  22
  2.5.全搜索算法  22-30
    2.5.1.快速搜索算法  22-23
    2.5.2.三步搜索法  23-24
    2.5.3.四步搜索法  24-25
    2.5.4.对数搜索法  25-26
    2.5.5.菱形搜索法  26-28
    2.5.6.新三步搜索法  28-30
  2.6.基本算法性能对比分析  30-32
  2.7.本章小结  32-33
第3章改进型BPM算法  33-38
  3.1.传统BPM算法  33-35
  3.2.改进型BPM算法  35-36
  3.3.本章小结  36-38
第4章改进型BPM运动估计算法实现  38-59
  4.1.收缩阵列  38-43
    4.1.1.收缩阵列的种类  39-43
  4.2.运动估计算法硬件实现结构  43-53
    4.2.1.经典lD运动估计算法结构  45-48
    4.2.2.改进lD运动估计硬件结构  48-50
    4.2.3.2D运动估计硬件结构  50-51
    4.2.4.树形结构  51-53
  4.3.改进型BPM算法硬件结构  53-57
  4.4.本章小结  57-59
第5章实验和算法性能分析  59-69
  5.1.算法仿真结果  59-63
  5.2.硬件的仿真结果  63-67
  5.3.本章小结  67-69
第6章总结和展望  69-71
  6.1.总结  69
  6.2.未来展望  69-71
参考文献  71-74
致谢  74-75

一种改进型BPM运动估计算法

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