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《西安电子科技大学》 2014年
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H.264分数像素运动估计的FPGA设计

王彦超  
【摘要】:H.264视频编解码标准凭借其出众的压缩性能,在各种视频服务领域得到应用。它使用了分数像素运动估计,使得编码器压缩性能提升了0.5~2dB。但是分数像素运动估计的计算复杂度较大,占用了整个帧间预测计算量的45%。FPGA技术可以使我们方便的通过硬件平台完成高速计算的任务,设计基于FPGA的视频编解码器是产业界研究的热门方向。 本文首先介绍了视频压缩技术的发展及技术特点,然后描述了H.264视频编码主要环节和FPGA相关知识,最后给出了几种已有的分数像素运动估计模块设计模式并引出本文的设计方案。在保证视频编码质量的情况下,为了降低复杂度,本方案未支持8x8分割以下的分割模式,且在求解像素残差和运动预测像素值时都以8x8块为基本单位;存储参考帧像素和当前帧像素时,使用了FPGA中不同的存储资源,并设置了相应的存储规则;在插值过程中将竖向8x8块合并后输入到插值单元,避免了参考帧像素边界的重复输入;本方案采用了一种适合硬件实现的搜索算法,即并行搜索21个分数像素点(匹配块左上顶点),这个算法对视频质量的影响只有0.02dB,但处理效率大大提升;在比较判决模块,利用21个代价值到达的时间不同的特点,复用了三个比较单元;同时设计中进行了两次分数像素运动估计,节省了存储空间,第一次针对每种分割模式,得到最佳分割模式,第二次仅针对最佳分割运动估计,得到最佳残差和最佳运动补偿像素等数据,最后重构得到重构像素。 最后,本文利用Systemverilog搭建的验证平台,使用大量视频的数据进行了验证,功能仿真表明本文设计正确达到了预期功能。在Xilinx的xc7z045硬件平台上进行了综合和布局布线,结果表明本模块共使用11094个寄存器和22950个LUTs,布局布线后的工作频率达到了125MHz,处理一个宏块需要440个周期,满足处理1080p@30fps的要求。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN919.81

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈佐;陈汉;季加良;;运动估计搜索算法的CUDA优化与实现[J];计算机工程与应用;2010年32期
【共引文献】
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1 赵海国;;基于CUDA的运动估计算法研究[J];湖南理工学院学报(自然科学版);2012年02期
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1 赵西满;大规模网络立体电视传输与优化技术研究[D];天津大学;2012年
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1 赵海媛;基于CUDA的视频编码实现[D];湖南师范大学;2011年
2 胡佳;H.264视频编码的并行实现[D];湖南师范大学;2011年
3 金辉;基于CUDA架构的H.264并行计算研究[D];华中科技大学;2011年
4 宋洪涛;H.264多路高清实时编转码帧间预测关键算法设计与实现[D];上海交通大学;2013年
5 陆达;基于CUDA的H.264视频并行编解码器研究与实现[D];湘潭大学;2012年
【二级参考文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张舒;模式识别并行算法与GPU高速实现研究[D];电子科技大学;2009年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张秉仁,陈里铭,高游;运动模糊图像的降质过程分析与恢复技术研究[J];中国图象图形学报;2004年07期
2 王学渊;龙惠民;;基于H.264/AVC 1/4像素精度的运动估计器设计[J];电视技术;2006年03期
3 陈刚;贾振红;陈荷;;H.264/AVC中快速1/4像素运动估计算法[J];光电子.激光;2008年07期
4 康慧斌;;AVS视频编码中子像素运动估计算法的优化研究[J];信息化研究;2010年07期
5 祝世平;田隽;;基于H.264的内容自适应分数像素运动估计算法[J];光电子.激光;2010年09期
6 程霖;郭宝龙;孙宏军;;基于H.264的一种快速1/4像素运动估计算法[J];计算机应用研究;2008年02期
7 曹文锋,张颖,张兆扬,张一钧;一种适用于H.264的整像素运动估计算法[J];上海大学学报(自然科学版);2004年04期
8 马鑫;杨小康;宋利;;自适应时域差错掩盖方法[J];中国图象图形学报;2007年10期
9 向东;骆正华;;基于分组误差的快速分数像素运动估计算法[J];计算机工程与应用;2008年17期
10 张玉叶;周晓东;王春歆;;应用像素运动模糊特征分割的空间移变降质复原[J];光学精密工程;2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 张义忠;张琦;李朝晖;;基于外边界匹配的时域变块错误隐藏算法[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
2 饶俊;;基于金字塔配准和特征提取插值的超分辨率重建[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
3 汪滢;王琰;;一种H.264编码快速帧间模式选择算法的研究[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 颜琥;1080P视频编码分像素运动估计算法与硬件实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 王彦超;H.264分数像素运动估计的FPGA设计[D];西安电子科技大学;2014年
3 赵文超;基于FPGA的H.264分数像素运动估计[D];西安电子科技大学;2013年
4 胡双;H.264整像素运动估计的FPGA设计与实现[D];西安电子科技大学;2013年
5 白云;H.264/AVC中整像素运动估计算法的研究及改进[D];中南民族大学;2010年
6 吴风鸣;基于H.264标准的整像素运动估计电路的设计与实现[D];上海交通大学;2010年
7 郑大芳;面向H.264的运动估计算法研究[D];南昌航空大学;2012年
8 肖靓;基于H.264的运动估计快速算法的研究[D];湖南大学;2010年
9 徐荣飞;HEVC编解码算法的CUDA优化[D];北京邮电大学;2013年
10 刘彦辉;视频压缩关键算法的研究[D];重庆大学;2010年
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