H.264视频编码中运动估计快速算法的研究

摘要

视频压缩标准H.264是面向电视电话、电视会议的视频编码方式，获得了更好的压缩性能，并加强了对各种信道的适应能力，成为现主流的视频编码标准。为了提高编码效率，H.264采用了许多高计算复杂度的算法，与以往的视频压缩标准相比，其计算复杂度提高了数倍。其中，运动估计在整个视频编码过程中所耗占时间最长。因此如何在保证编码效率的前提下尽可能的降低编码的运算复杂度，尤其是运动估计算法的效率成为研究H.264视频编码标准的热点方向。
　　本文完成的工作有：
　　1、首先对H.264视频压缩标准的发展，特点以及编解码原理做了详细的论述，对H.264的关键技术进行了深入的探讨和分析。然后对块匹配运动估计的原理和经典的块匹配运动估计算法做了详细介绍，结合国内外现有的块匹配准则和块匹配算法对提高运动估计的效率的途径进行深入研究。
　　2、通过对EPZS(Enhanced Predictive Zonal Search)算法的关键技术以及算法缺点的分析，基于分类思想提出了既依据块运动方向特点又考虑块大小类型对算法进行优化，通过调整EPZS算法中的预测矢量集，部分SAD值计算代替全部SAD值计算以及使用具有方向偏向性又考虑块运动特点和大小的搜索模板完成对EPZS算法的改进优化。
　　3、另外，本文在测试模型JM10.2上完成了改进的EPZS算法的程序实现，对典型的测试视频序列进行了实验测试，通过与全搜索算法，EPZS算法，UMHexgonS算法的实验结果比较，验证了改进EPZS算法在尽可能低的图像质量损失和尽可能少的码率浪费为代价，有效的减少了运动估计时间，降低了算法的时间复杂度，实现了图像质量、码率控制以及运动估计时间复杂度三个方面较好的平衡，达到了预期效果。在文章最后，对视频监控系统的实现方案做了初步设计和架构。