基于H.264/AVC的自适应运动估计算法研究与实现

摘要

H.264/AVC是目前国际上最新一代的视频编解码标准，由国际电信联盟ITU-T以及国际标准化组织ISO/IEC的相关专家所成立的联合视频组 JVT共同开发制定。该标准采用基于块的混合编码框架，同时引入了一系列新技术使得编码性能较以往标准有了极大的提高。在获得优异的编码性能的同时，H.264/AVC的编解码复杂度也大大增加，其编码复杂度约为MPEG-4的5-10倍，解码复杂度也高出其约1-3倍；而运动估计与补偿作为视频编码算法中的核心技术，对编码器效率的有着至关重要的影响，例如在全搜索算法中，运动估计的时间占到总体编码时间的60％-80%，这样远不能满足对编码器实时性要求比较高的应用场合。因此，研究更加有效的快速运动估计算法成为各国学者的重点和热点之一。　　在本文中，首先对 H.264/AVC标准做了简单介绍；接着对各种经典和新型的运动估计算法做了细致的对比分析；然后对运动估计的原理做了详细的阐述，根据运动矢量的统计分布特性以及视频图像之间的时域和空域相关性，在 UMHexagonS算法的基础上，给出了一种自适应的运动估计算法。　　由于大部分自然视频序列都具有静止或者变化缓慢的背景，故本算法首先设置一个判决阈值，在搜索过程开始之前对这些块进行提前判决；结合运动矢量的统计分布特性，对5x5搜索模板进行优化，减少不必要的搜索；同时根据视频中对象运动的方向性，把多层次六边形搜索模板划分为四个不同的搜索区域，进一步减少搜索点数。编程测试表明，本算法在保持编码视频信噪比几乎不变的同时，减少了运动估计时间，有效的提高了编码器的实时性。

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第一章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2视频编解码的主要国际标准

1.3运动估计算法的国内外研究现状

1.4本文主要研究工作及结构安排

第二章 H.264/AVC视频编解码技术

2.1 H.264/AVC视频编码标准简介

2.2 H.264/AVC编解码器

2.3 H.264/AVC的结构

2.4H.264/AVC视频编解码的关键特性

2.5本章小结

第三章 H.264/AVC的运动估计算法

3.1引言

3.2运动估计的基本原理

3.3基于块匹配的运动估计算法分析

3.4典型的基于块匹配的搜索算法

3.5本章小结

第四章 一种基于UMHexagonS的自适应运动估计算法

4．1引言

4．2运动矢量的统计分布特性

4．3新型的运动估计算法

4.4基于UMHexagonS的自适应运动估计算法

4.4本章小结

第五章 实验测试及结果分析

5.1编码测试的软件和硬件平台说明

5.2实验结果及性能分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文完成的主要工作

6.2下一步工作方向及研究重点

参考文献

攻读学位期间的主要成果及参与的科研项目

致谢