H.264帧内预测算法的研究与改进

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随着计算机网络以及流媒体技术的迅猛发展,视频压缩技术也跟着受到与日俱增的重视,各种视频标准成为了当今的研究热点。H.264视频编码标准是当今最流行的国际标准,在原有的H系列的基础上,增添了许多新的技术,正是这些新的技术使得它的编码效果非常好,但同时也大大增加了它的编码复杂度,使得该标准不能应用在实时性要求较高的场合。故如何降低它的编码复杂度,成为我们研究的重要内容之一。作为H.264标准的关键技术之一—帧内预测,占有H.264整个编码过程中很大的比重,故降低帧内预测的编码复杂度,可以降低H.264整体的编码复杂度,同时也成为我们研究的重点内容。这样我们首先必须清楚的知道H.264视频编码标准原有的帧内预测算法,然后才能对其进行改进。在H.264视频编码标准中,原有的帧内预测算法,我们最后决定是进行4×4亮度块预测还是16×16亮度块预测前,需要同时计算前者的9种预测模式以及后者的4种预测模式,计算的次数148次,最后要以色度宏块为外循环,一共要计算次数高达592次,再加上计算一次的过程也相对繁琐,导致帧内预测算法的复杂度大大增加。本文在分析了H.264的帧内预测算法的基础上,提出了改进的帧内预测算法。改进的算法思路是:我首先是对宏块进行预判,不必都计算4×4亮度块预测的9种模式以及16×16亮度块预测的4种模式,因为对于细节比较少的宏块适合选用16×16亮度块预测,而对于细节比较多的宏块适合选用4X4亮度块预测。当宏块类型明确时,我们就可以只用计算4X4亮度块的9种预测模式(144次)或者16×16亮度块的4种预测模式(4次),不用2种类型的所有模式都计算,只有当宏块类型不明确时,才需要按原算法都计算,这样改进后的算法就节省了计算的次数,达到降低H.264编码复杂度的目的。在判断宏块类型时,我是根据相邻图像的像素关系来进行判断的。最后把改进后的算法和原有的帧内预测算法进行了对比,从实验结果可以得出改进后的算法相对原算法在图像质量和码率大体不变的情况下,编码速度提高了大约1.6-4.1倍。
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