H.264压缩视频时间分辨率增强技术的研究

摘要

视频侦察是现代战争中最重要的侦察手段之一，但视频信号的高数据量和侦察系统低传输码率之间的矛盾制约着视频侦察系统的发展，所以具有高实时性的视频压缩系统成为视频侦察领域研究的重点。由于压缩会造成原始视频序列信息的损失，所以在后处理当中如何重建视频压缩当中丢失的信息成为另一个需要解决的问题。
　　H.264具有比以往视频压缩标准更高编码效率，在同等质量下其数码率能降低一半左右，再加上低延迟、适应性强的特点，使 H.264非常适合于实时视频压缩系统。本文在总结数字视频压缩技术发展状况的基础上，研究了 H.264标准的框架及其关键技术，并对预测编码、变换编码和熵编码进行了深入分析。在此基础上，本文实现了基于TMS320DM642的视频压缩系统，系统采用了 DSP+FPGA的硬件架构，充分发挥了二者的计算能力和数据控制能力。由于传输带宽限制，系统采用了时域下采样的办法来降低传输的数码率，因此需要在接收端对减少的帧进行重建，以提高视频序列的时间分辨率。本文研究了基于运动估计的时域插值算法，首先对运动估计算法进行了研究，在研究经典的算法的基础上研究了一种自适应准十字搜索法；接着，分别研究了几种基于运动估计的时间分辨率增强算法，对算法进行的改进并进行了实验和分析。
　　经调试，视频压缩系统工作状态稳定，对CIF格式图像可完成每秒约12帧的压缩和解压缩，压缩比在20倍以上，解压后图像复原良好。改进后的时域插值算法图像重建效果良好，可以实现不同级别的时间分辨率增强。

目录

H.264压缩视频时间分辨率增强技术的研究

RESEARCH ON TEMPORAL RESOLUTION ENHANCEMENT IN H.264 VIDEO COMPRESSION

摘 要

Abstract

目 录

绪 论

课题研究的背景及目的意义

视频压缩标准发展概况

MPEG系列视频压缩标准

H.26x系列视频压缩标准

AVS系列视频压缩标准

视频编码器的发展现状

基于软件的视频编码器

基于ASIC芯片的视频编码器

基于可编程多媒体DSP的视频编码器

压缩视频分辨率增强技术发展现状

本文的主要研究内容和结构

本文的主要研究内容

本文的主要结构安排

基于TMS320DM642的H.264视频压缩系统

H.264视频压缩标准概述

H.264视频压缩标准的结构及原理

H.264视频压缩标准的关键技术

DM642视频压缩系统的设计与实现

TMS320DM642芯片特点及其体系结构

TMS320DM642核心电路设计

基于FPGA的数据控制模块设计

基于DM642视频压缩算法及优化

视频压缩算法流程

基于DM642的视频压缩算法优化

系统优化结果和工作状态

本章小结

运动估计及其快速搜索算法

基于块匹配的运动估计

块匹配运动估计基本原理

块匹配运动估计的技术指标

快速块匹配运动估计算法

全搜索算法

典型快速块匹配算法

自适应准十字搜索算法

算法比较与分析

本章小结

视频序列时间分辨率增强

基于运动估计的帧间插值算法

单向估计帧间插值算法

双向运动补偿帧间插值算法

改进的双向运动估计帧间插值算法

双向运动估计算法的改进

多帧连续插值重建

实验仿真与分析

本章小结

结 论

参考文献

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哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢