H.264视频编码算法研究与优化

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随着通信和多媒体技术的加速发展,视频图像的编码与传输技术已成为当今信息科学的前沿课题。为了进一步促进视频编码技术的发展和规范化,2003年,由联合视频工作组JVT(Joint Video Team)制定了新的视频编码标准H.264,与已有的编码标准(MPEG-2/MPEG-4/H.261/H.263)相比,H.264具有更高的压缩效率和网络适应性,但是其编码复杂度极高,因此需要研究如何在保持图像质量的情况下提高其编码速度,使之更适合实时环境下的要求。本文首先对视频编码标准的发展进行了概述,包括ITU-T的H.26x系列标准、ISO/IEC的MPEG-x系列标准以及我国的视频标准AVS(Audio Video Coding Stan- dard),分析了各个标准的特点,主要对H.264的编码框架和采用的视频新技术进行了深入研究。通过分析H.264编码器的性能和复杂度,确定优化的模块为运动估计(包括整象素运动估计和亚象素运动估计)模块。针对该模块,本文总结了目前常见的快速搜索算法,并在此基础上,提出了适合于H.264的基于全零块检测的运动搜索算法,与以往的全零块检测算法不同的是:(1)针对不同精度运动搜索的特点,给出了两阶段(整象素和1/2象素运动搜索阶段)的提前中止算法,在不同的阶段分别采用了不同的判决准则;(2)对判决准则进行了更加精确的推导和定义。通过与已有算法比较,该算法不仅可以大大降低运动搜索和编码器的复杂度,而且对图像质量几乎没有影响。最后本文从代码实现上给出了程序优化的方法,进一步提高了编码器的编码效率。同时针对目前的状况,讨论了本课题今后进一步的研究方向。
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