h.264編碼算法優(yōu)化的研究

1、申請(qǐng)上海交通大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文H ．2 6 4 編碼算法優(yōu)化的研究學(xué)科專(zhuān)業(yè)：通信與信息系統(tǒng)研究方向：圖像通信與多媒體技術(shù)指導(dǎo)教師：周源華教授博士研究生：王英坤上海交通大學(xué)電子信息學(xué)院2 0 0 6 年1 月Y 9 “s 5 n上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文過(guò)三個(gè)原則來(lái)加快編碼速度，一是相鄰宏塊預(yù)測(cè)模式相關(guān)性原則，二是預(yù)測(cè)模式尺寸預(yù)先選擇原則，三是提前中止原則。編碼器根據(jù)宏塊在圖像中的位置以及相鄰已編碼宏塊的預(yù)測(cè)模式來(lái)預(yù)先判別待編碼宏塊的預(yù)測(cè)

2、模式。若預(yù)測(cè)模式不符合提前退出原則，就對(duì)編碼塊的像素進(jìn)行邊緣提取，根據(jù)邊緣方向選擇相應(yīng)的預(yù)測(cè)模式，在搜索過(guò)程中同樣遵循提前退出原則。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與全搜索算法相比，在編碼質(zhì)量相近的情況下，能夠節(jié)省5 1 ．0 1 ％～7 2 ．9 1 ％的編碼時(shí)間，與單純的邊緣檢測(cè)的算法F I M D A 相比，能夠節(jié)省1 5 ．6 3 ％～2 7 ．3 1 ％的編碼時(shí)間。H ．2 6 4 的多預(yù)測(cè)模式選擇技術(shù)提高了編碼效率和率失真性能，但也使得編碼的

3、復(fù)雜度增大。參考編碼器的全搜索算法是通過(guò)窮盡所有的預(yù)測(cè)模式，從中選擇代價(jià)函數(shù)值最小的作為最優(yōu)預(yù)測(cè)模式。本文在研究H ．2 6 4 幀問(wèn)模式選擇過(guò)程的基礎(chǔ)上，分析了多預(yù)測(cè)模式幀間預(yù)測(cè)的復(fù)雜度，介紹了幀問(wèn)模式選擇算法的研究現(xiàn)狀，并提出了一種基于全零塊分布的幀間預(yù)測(cè)模式選擇算法。算法通過(guò)宏塊中全零子塊的分布，各子塊s A D 值的大小和運(yùn)動(dòng)向量大小作為判據(jù)來(lái)縮小待選模式集( 包括幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式和幀間預(yù)測(cè)模式) ，提高編碼速度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，與全

4、搜索算法相比，本算法在編碼質(zhì)量接近的同時(shí)，能夠提高】．3 7 3 ～1 。9 3 1 倍的編碼速度。運(yùn)動(dòng)估計(jì)是占用整個(gè)編碼器運(yùn)算時(shí)間最長(zhǎng)的部分，本文在分析H ．2 6 4 運(yùn)動(dòng)估計(jì)原理基礎(chǔ)上，對(duì)運(yùn)動(dòng)搜索模式與視頻序列之間的關(guān)系進(jìn)行研究，并提出了一種基于上下文的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)搜索算法。算法通過(guò)分析序列編碼結(jié)果，根據(jù)已編碼幀的預(yù)測(cè)模式分布和序列的運(yùn)動(dòng)信息，對(duì)運(yùn)動(dòng)特性不同的宏塊選擇相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)搜索方案，并結(jié)合提前退出策略以及分層的搜索模式，既加快了

5、搜索速度，又保證了搜索的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，算法在編碼質(zhì)量接近全搜索算法的基礎(chǔ)上，平均搜索速度是全搜索算法的8 9 ．1 倍。與一些經(jīng)典的搜索算法相比，本文算法在速度和質(zhì)量上都要優(yōu)于傳統(tǒng)的鉆石搜索算法，新三步法，六邊形搜索算法，而且適用于不同運(yùn)動(dòng)特性的視頻序列。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，多參考幀選擇技術(shù)提高了有暴露背景或者新增景物區(qū)域的編碼效率，但是在多數(shù)情況下，視頻編碼性能的提升不大，只有無(wú)法補(bǔ)償圖像區(qū)域才可能用到多參考幀預(yù)測(cè)。因此，本文提出了一