视频压缩快速帧场自适应算法的研究

摘要

隔行扫描技术自电视技术诞生以来得到广泛应用，很多珍贵视频资料都是隔行扫描格式的，所以在相当长的时间内，它仍然会作为主要视频格式之一活跃在历史舞台上。图像级帧场自适应(PAFF)技术在处理隔行序列时，可将两场合成一帧，按照帧编码方式进行，也可以将其作为两场分别编码；采用帧或场编码可根据编码效果自适应选择。虽然采用PAFF技术使得编码性能有所提高，但会导致时间复杂度上升2倍以上，为了降低时间损耗，本文提出了基于运动检测的one-pass快速帧场自适应算法。
　　本文对MPEG-2和H.264中的PAFF技术进行了深入研究，发现编码方式的选择与图像运动剧烈程度密切相关，且不同标准的帧场选择方式有其自身的特点，这两点对本文算法的设计具有借鉴意义。
　　本文赋予当前帧总方差SSD新内涵，定义其为当前帧与前一帧对应像素差的平方和。针对标清序列，对帧场选择情况进行了测试，结果显示AVS帧场选择有4个特点：帧场选择方式连续性，SSD曲线一致性，运动信息相关性，量化步长相关性。基于上述特点，本文核心算法为：编码前进行决策，运动剧烈时选用场编码，运动平缓时选用帧编码，其他情况延续上一帧编码方式。SSD曲线一致性说明SSD的变化可以描述运动剧烈程度，但因其分布松散，难以直接使用。本文将SSD归一化，用当前帧SSD相对于前一帧SSD的变化率来刻画运动剧烈程度。为了建立其与运动信息之间的对应关系，本文进行了分类测试，粗略选取出帧场切换阈值。然后将阈值与量化参数QP进行三次多项式拟合，使阈值可以根据QP自适应地调整，以更好满足序列特征，取得更优的编码性能。实验显示，与原有PAFF算法相比，在PSNR下降小于0.1dB情况下，编码速度提高40％～60%。
　　本文还发现原帧内预测算法存在块之间的相互依赖性，不利于在编解码工程中并行处理，为此设计了基于原始像素的帧内模式决策算法。本算法可并行地计算各种模式下的预测值，之后再进行模式决策，最后根据缓存中的编码模式利用重构块进行预测编码，有利于多处理器的并行视频编码开发。

目录

视频压缩快速帧场自适应算法的研究

RESEARCH ON FAST PICTURE ADAPTIVE FRAME/FIELD ALGORITHOM IN VIDEO COMPRESSION

摘要

abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 视频压缩的发展及现状

1.3 AVS及各种视频编码标准

1.4 本文主要研究内容

第2章 AVS视频编码标准研究

2.1 AVS视频标准简介

2.2 AVS视频标准中的关键技术

2.3 本章小结

第3章 帧场自适应算法

3.1 隔行扫描技术简介

3.2 核心实验测试

3.3 帧场自适应算法关键技术

3.4 算法分析

3.5 本章小结

第4章 快速帧场自适应算法设计

4.1 AVS对帧场自适应快速算法的需求

4.2 AVS帧场自适应变化特点的统计结果与分析

4.3 算法具体设计

4.4 实验结果

4.5 本章小结

第5章 基于原始像素的帧内模式决策算法

5.1 H.264和AVS帧内预测算法

5.2 基于原始像素的帧内模式决策算法

5.3 实验结果

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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