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H.264视频编码标准中模式选择和快速搜索算法研究

王卓凌  
【摘要】:JVT发布的新一代视频编码标准H.264,相对于其他早期视频编码标准有很大改进,性能较MPEG4和H.263++有明显提高。它在网络的服务质量适配性方面也得到加强,同时也促进了对视频压缩算法进行优化和改进的研究。在整个视频编码过程中,运动估计和搜索算法占运算量的主要部分,成为视频编码的瓶颈。目前存在的大多数运动估计部分的搜索算法都是基于块匹配的整像素搜索,成果也较为丰富;而针对模式选择和亚像素运动估计还有较大的改进空间,有待进一步研究。由于H.264采用多种预测模式,多参考帧以及多种块类型,因此进行模式选择和运动快速搜索算法的研究对视频编码的实际应用有一定意义。 本文着重介绍了视频编码的原理、H.264的改进和优越性能,改进了有效的帧内预测模式选择算法并验证了结合帧间模式选择的亚像素运动估计快速搜索算法。 本文改进的二次精选帧内模式选择算法主要着眼于通过率失真函数和SAD判断,筛选合适的预测模式,并设定早期中止阈值,以此减小运算量。通过第一次的粗选排除部分可能性最小的模式,得出需要进一步计算的待选择模式。并可以在计算时采用子集计算方法使计算复杂度大大减小,得到的结果与计算全部像素点的结果之间的误差可以接受。 帧间模式选择和运动估计搜索算法的结合,可进一步减少搜索的模式,对子像素搜索进行更进一步的优化,从而达到减少运算量,提高编码效率的目的。在模式选择的过程中排除的预测模式在整像素和子像素搜索中不再进行搜索,这样可以节省一部分运算量。其中,在模式选择部分,本文采用了根据变换域的SATD选择的方式;有别于在计算量大的时域进行筛选。在亚像素值的计算部分,将预先计算存储和及时计算相结合达到了较为理想的结果,但这部分仍有待于进一步改进。


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