H.264运动估计算法研究和H.264编码器在达芬奇平台的应用

摘要

H.264视频编码标准相比之前的标准，引入了多参考帧、可变的块尺寸、分数像素运动预测、码率控制等新技术，在重建图像质量相同的条件下，能够实现更高的压缩比。较高的压缩比、较高的图像质量、较低的码率、良好的网络亲和性等特点，使得H.264视频编码标准成为目前主流的视频编码标准。在H.264编码器中，采用全搜索法的运动估计环节占据着编码器80％以上的运算复杂度。因此，对编码器的运动估计环节进行改进是H.264研究的重点。另外，随着视频会议、安防摄像等方面的需求日益增长，H.264编码器在嵌入式平台的应用前景十分广阔。
　　近年来，国内外研究人员提出了许多H.264快速运动估计算法，这些算法基本可以分为三类：第一类基于模板匹配思想，第二类基于动态的搜索范围，第三类基于合理的搜索策略。这些快速运动估计算法可以在重建图像质量基本相同的情况下，大幅度地减少运动估计时间。采用快速运动估计算法能够大幅提高H.264编码器在嵌入式平台的实时性。
　　本文分析了H.264编码器的关键技术和一些经典的运动估计算法，重点研究了 H.264标准推荐使用的快速运动估计算法——非对称十字型多层次六边形格点搜索（Unsymmetrical Cross Multi Hexagon Grid Search, UMHexagonS）算法。针对 UMHexagonS算法搜索速度慢的问题，利用预测运动矢量的相关特性，在起始搜索点的预测、全局搜索以及提前终止策略三个方面进行了改进，提出了一种快速运动估计的改进算法。实验结果表明，该算法在不同量化步长的条件下能够适应不同运动强度的视频序列，是一种适合H.264的速度快且性能好的快速运动估计算法。在此基础上，将H.264编码器应用到达芬奇平台上，并进行相应的优化。经过验证，移植和优化的过程是可行并且有效的。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2视频编码理论的研究与发展

1.3 H.264视频编码的国内外研究现状

1.4论文的章节安排

第二章 H.264关键技术介绍

2.1 H.264编码器概述

2.2 H.264标准中的关键技术

2.3本章小结

第三章 H.264快速运动估计算法改进

3.1经典的运动估计算法

3.2 UMHexagonS算法

3.3算法改进

3.4实验结果与性能分析

3.5本章小结

第四章 H.264编码器在达芬奇平台的应用

4.1达芬奇平台介绍

4.2 x264编码器的移植

4.3 x264编码器的优化

4.4实验结果及分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢