基于MPEG-4运动检测与编码算法的研究及DSP实现

摘要

随着多媒体技术的迅速发展，有限的存储空间和传输带宽要求对庞大的数据量进行压缩，视频数据的压缩技术应运而生。MPEG-4编码标准是由国际标准化组织MPEG(运动图像专家组)制定的以视听对象为基本单元，实现了数字音视频和图形合成应用、交互式多媒体的集成，适用于固定和移动网络多媒体的标准。 信息社会的数字化程度越来越高，视频压缩技术的应用也随之越来越广。其中智能数字视频监控就是以视频压缩技术为核心，并在原有录像存取和传输视频的功能上加入自动识别异常等智能化操作的实际应用系统。而运动物体的检测是场景异常变化的一个重要依据。 多媒体技术的快速发展需要有高运算能力的处理器来完成大量数据的实时处理。媒体处理器的出现解决了这一问题。在数字监控系统中，基于DSP平台的解决方案是在功耗、灵活性和性能、开发成本上较为均衡的一种选择。美国模拟器件公司(ADI)推出的Blackfin系列是专为满足当今音频、视频、通信应用等方面的计算需求和低功耗而设计的。其处理器是在一个芯片和开发平台上融合了DSP信号处理、RISC控制处理和视频处理功能，非常适合MPEG-4视频压缩等领域的开发使用。 该论文将运动检测与MPEG-4压缩技术有机结合起来，提出基于MPEG-4运动物体检测的一整套算法，以便能在压缩的同时高效完成检测过程，节省资源。经过基本测试表明算法能正确检测到运动物体。论文的另一项工作是将MPEG-4压缩和运动检测算法在多媒体处理芯片ADSP-BF533上实现，通过大量的优化工作后基本达到实时处理的要求。 由于智能监控和其他多种视频应用的市场需求，运动检测和视频压缩技术的研究与实现具有非常重要的理论与实际意义。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明关于论文使用授权的说明

第1章绪论

1.1研究的背景、目标和意义

1.2视频压缩技术的发展和现状

1.2.1视频压缩技术的发展

1.2.2 MPEG-4标准的制定和应用

1.2.3 MPEG-4在中国的发展现状

1.3媒体处理器的发展和应用

1.3.1媒体处理器的架构

1.3.2媒体处理器的发展现状

1.4运动检测技术的发展和应用

1.4.1运动检测技术的概述和发展现状

1.4.2运动检测技术的应用

1.4.3运动检测在监控系统中的实际应用

1.5论文的结构布局

1.6本章小结

第2章MPEG-4视频压缩标准

2.1 MPEG-4视频压缩标准简介

2.1.1 MPEG-4视频压缩标准的基本内容

2.1.2 MPEG-4视频压缩标准的主要特点

2.2 MPEG-4视频压缩的基本定义

2.2.1视频对象

2.2.2视频流数据结构

2.2.3视频对象平面类型

2.2.4 UPEG-4标准的框架和级别

2.2.5视频压缩标准工具集

2.3 MPEG-4编解码器

2.3.1基本编码器模型

2.3.2基本解码器模型

2.4本章小结

第3章多媒体处理器ADSP-BF533及开发工具

3.1 Blackfin处理器简介

3.2 ADSP-BF533内部结构

3.2.1系统结构和主要特点

3.2.2处理器内核

3.2.3存储器结构

3.2.4 DMA

3.3 ADSP-BF533的指令集描述

3.4 ADSP-BF533的开发工具

3.4.1硬件开发板EZ-KIT

3.4.2软件开发环境

3.5本章小结

第4章MPEG-4视频编码算法的实现

4.1视频编码整体框架

4.1.1 I帧图像编码流程

4.1.2 P帧图像编码流程

4.2纹理信息编码

4.2.1 DC、AC系数预测

4.2.2可变长编码

4.3运动信息编码

4.3.1运动估计流程

4.3.2边缘填充

4.3.3半像素插值

4.3.4运动矢量编码

4.3.5运动搜索

4.4码率控制

4.5本章小结

第5章基于MPEG-4运动物体检测算法的实现

5.1运动检测算法的基本思想

5.2编码端检测算法实现

5.2.1运动信息预处理

5.2.2运动物体分割

5.2.3运动块聚类和标志输出

5.3解码端输出算法实现

5.4运动检测效果

5.5本章小结

第6章视频编码和运动检测算法在DSP上的实现

6.1 DSP上的软件实现方法和评测标准

6.1.1实现方法流程

6.1.2优化的判断标准

6.2 MPEG-4算法的确定和优化

6.3存储空间的管理

6.3.1存储空间的配置

6.3.2存储空间配置的实现

6.4代码级优化

6.4.1 C代码优化

6.4.2汇编优化遵循原则

6.4.3采用混合编程的基本方法

6.4.4使用汇编优化的函数

6.5优化效果和性能评测

6.5.1汇编优化前编码效率

6.5.2优化后编码效率

6.5.3运动检测对整体性能的影响

6.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢