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基于H.264图像编码算法的研究及DSP实现

作　者: 王军伟
导　师: 裴东
学　校: 西北师范大学
专　业: 电路与系统
关键词: 视频编码 H.264 帧内/帧间预测 DSP 优化
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
引　用: 0次
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内容摘要


目前最新的视频编码标准H.264与以往视频编码标准相比具有无法比拟的优点,加之TI公司生产的高性能通用多媒体数字可编程处理器TMS320DM642超强的计算能力,很好地解决了H.264较高的算法复杂度对其在实时环境下应用的影响,是实现H.264编解码的理想平台。本文分别针对H.264关键算法与DSP平台的移植和优化这两个方面展开工作。首先对H.264中采用的关键技术进行了分析,在此基础上,对于帧内算法,利用宏块自身的纹理特征来达到只计算一种宏块模式的目的;同时,利用帧内预测模式的方向性,减少了候选模式,从而达到对Intra4×4模式的快速选择。大大降低了标准算法中全搜索算法的复杂性。另外,在研究了全搜索算法、非对称十字型多层次六边形格点搜索算法(UMHexagonS)、三步搜索法等算法的基础上,采用复合搜索模板、初始点自动预测和早停止策略,提出了新的快速运动估计算法,减少了运动估计时间,提高了编码速度。之后在DSP平台方面,依据TMSDM642与H.264编码器自身的结构特点,优化了片内存储器、合理分配存储空间、调整了的变量定义、头文件的改动,成功的实现了DSP平台的算法的移植;又利用编译器选项优化、数据打包技术、关键字等方法对H.264编码器代码进行了优化。经过H.264关键算法与DSP平台两方面的优化,编码器在编码效果没有大的损失的情况下,编码速度得到极大的提高。通过验证,解码后的视频图像与原始图像相比,图像的质量没有明显的降低。这些方法有效的降低了整个编码器的运行时间,为今后基于这个平台的软件开发提供了很好的借鉴。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 选题意义  8-9
  1.2 数字视频编码标准的演进  9-12
    1.2.1 国际电信联盟（ITU-T）视频标准H 系列  10-11
    1.2.2 MPEG 系列视频标准  11-12
  1.3 视频压缩编码算法实现方式现状  12-13
    1.3.1 基于通用处理器的软件实现  12
    1.3.2 基于ASIC 的实现  12
    1.3.3 基于FPGA 的实现  12
    1.3.4 基于数字信号处理器(DSP)的实现  12-13
  1.4 本文的主要内容和安排  13-14
第2章 H.264 视频编码标准简介  14-22
  2.1 H.264 编码器编码框架  15-16
  2.2 H.264 视频编码关键技术  16-20
    2.2.1 帧内预测编码  16-17
    2.2.2 帧间预测  17-18
    2.2.3 整数变换与量化  18-20
    2.2.4 熵编码  20
  2.3 H.264 的码流格式  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章 H.264 帧内帧间算法研究  22-42
  3.1 H.264 帧内预测模式选择算法  22-28
    3.1.1 H.264 帧内预测快速算法的研究现状  22-23
    3.1.2 全搜索的帧内预测模式选择算法  23-24
    3.1.3 4×4 亮度块和16×16 亮度块之间的快速选择  24-25
    3.1.4 实验结果与分析  25-26
    3.1.5 4×4 亮度预测的快速算法  26-27
    3.1.6 实验结果  27-28
  3.2 运动估计算法研究  28-40
    3.2.1 运动估计的基本原理  29
    3.2.2 块匹配准则  29-30
    3.2.3 衡量视频质量的标准  30
    3.2.4 典型的运动估计搜索算法  30-36
    3.2.5 优化的运动估计算法  36-40
  3.3 本章小结  40-42
第4章 DM642 平台上的 H.264 编码器的移植与优化  42-50
  4.1 DM642 硬件平台介绍  42-44
    4.1.1 TMS320DM642 芯片介绍  42-44
  4.2 算法移值和优化的基本流程  44-49
    4.2.1 代码移植  44-47
    4.2.2 代码优化  47-49
  4.3 本章小结  49-50
第5章 总结与展望  50-52
参考文献  52-55
攻读学位期间所发表的论文与主要成果  55-56
致谢  56

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信 > 图像编码
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