基于H.264视频图像预测编码及抗误码研究

摘要

H.264视频编码标准是由ITU-T和ISO于2003年3月联合提出的,以其良好的网络亲和性以及高效的编码效率而备受人们的关注。H.264/AVC最初的设计目标是在相同的解码质量下,其编码效率比H.263以及MPEG-4提高一倍,以更好的实现低码率环境下视频流的传输。
　　为了更好的实现低码率环境下的视频流的传输,H.264/AVC采用了一系列新技术。先进技术的采用虽然在很大程度上提高了编解码性能,但却大大增加了模块复杂性,更是成倍增加了算法的复杂程度,这便在一定程度上限制了H.264在实时视频通信系统中的应用,而帧间搜索算法是视频编码过程中最为复杂、耗时最多的部分,故本文着重研究了视频帧间搜索算法以及简单的抗误码性研究。
　　本文的第一部分阐述了H.264架构以及关键技术,着重阐述了其帧间预测编码。详尽地说明了H.264复杂性,从而证实了研究帧间快速搜索算法的必要性。
　　本文第二部分重点阐述了H.264/AVC编码的帧间快速搜索算法。首先以钻石搜索法为基础,对其进行了改进,通过仿真对比,起到了预期的效果。然后再以改进的钻石搜索法为前提,提出了BMV-AES算法。该算法根据运动矢量的相关性,对视频图像中符合一定条件的宏块进行了提前终止搜索计算,采用相关宏块的运动矢量预测;对于未能提前终止搜索计算的宏块根据运动类型的不同采用不同的宏块搜索策略,对于小运动类型采用8′8大小宏块以十字搜索为搜索策略,对于大运动类型采用4′4大小宏块以改进的钻石搜索法为搜索策略。论文中将该算法与传统的单一模式改进搜索(PDSM)算法以及另一种时空相关的运动矢量场自适应搜索(MVFAST)算法进行了仿真对比,得出的结论为BMV-AES为一种搜索性能较为优秀的搜索算法。最后根据H.264抗误码特性,以丢失宏块运动矢量估计分别对MVFAST和BMV-AES算法进行了抗误码性的研究,得出的结论是BMV-ASE算法的抗误码性要略优于MVFAST算法。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 视频编码标准的发展

1.3 课题研究意义

1.4 论文的主要研究内容以及结构安排

第2章 H.264/AVC的结构框架及关键技术

2.1 H.264概述

2.2 H.264的一系列关键技术

2.3 本章小结

第3章 H.264帧间预测编码技术

3.1 H.264帧间预测概述

3.2 块匹配运动估算

3.3 分数级像素运动估算

3.4 可变大小宏块

3.5 多参考帧预测方案

3.6 本章小结

第4章 基于自适应块模式的运动估算

4.1 常用的块匹配算法

4.2 时空相关性的算法

4.3 改进的钻石搜索法

4.4 基于运动矢量预测模式的自适应运动估算算法

4.5 本章小结

第5章 无线网络环境下的宏块错误掩盖

5.1 H.264错误恢复方法

5.2 宏块错误掩盖方法

5.3 自适应丢失宏块运动矢量估计

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢