H．264快速运动估计算法研究

在对EPZS和UMHexagonS快速运动估计算法分析研究的基础上，提出一种改进的运动估计算法．该算法采用UMHexagonS的多层次搜索思想．对EPZS算法的钻石模形作适当的变形．有效降低了运动估计的时间．分别应用FS、EPZS、UMHexagonS和改进算法对3种典型的标准图像序列进行测试．测试结果表明，改进算法的图像质量虽略有下降，但运动估计的时间只是FS的30％-40％，EPZS的70％-90％，UMHexagonS的85％-95％．     

H.264中运动估计算法研究与对比

自从视频编解码标准H.264发布以来,国内外学者专家提出了大量的基于此标准的运动估计算法。本文将介绍一些典型的算法,对其性能进行分析比较。     

H.264中运动估计和补偿新技术的研究

H.264是由ITU-T最新提出的视频压缩国际标准,同以往视频压缩标准相区别的主要特征就是加大了运动估计和补偿部分的比重,通过改善预测误差来提高编码效率.针对H.264中运动估计和补偿采用的新技术,分析了其为提高编码效率采取的关键措施：可变块大小的运动估计,1/4（甚至1/8）象素精度的运动补偿,多参考帧帧间预测模式等,并通过标准测试序列检验了它的性能,证实其能达到更高的编码效率.     

H.264帧间编码模式选择快速算法

作者针对H．264帧间编码宏块模式选择计算复杂度较高的缺点,提出了一种模式选择快速算法。该算法根据帧间编码宏块的树状分割模式特点,应用了若干简单有效的终止搜索准则,并采用动态阈值以进一步加快模式选择的速度。模拟实验表明：提出算法减少了编码器无效遍历过程,在取得相近PSNR和比特率条件下。编码速度得到较大提高,适合实时视频应用。     

H.264编码器复杂度分析

通过多组试验,具体分析了H.264的编码工具Inter预测块尺寸、Hadamard转换、率失真优化、B-帧、CABAC、搜索范围及多参考帧的编码性能与复杂度.试验表明,不同的编码工具对编码器性能的影响有较大的差异:⑴某些工具或设置对编码性能影响很小,却增加了计算的复杂度,如Inter预测块的4×4块、Hadamard转换、搜索范围大于16、参考帧多于5等.⑵适当的选择编码工具可在编码效率和计算复杂度之间取得平衡.⑶复杂的设置对低比特率视频的压缩性能提高有限,但对高比特率视频的压缩性能提高较多.     

H.264中运动估计算法优化及其在DM642上的实现

针对H.264标准的多模式运动估计和运动补偿算法编码模式复杂、计算量大的不足,通过对H.264参考模型JM中运动估计算法的分析,对算法进行了优化,利用DM642嵌入式系统的硬件特点,在存储器系统上实现其优化.实验结果表明:与参考模型JM的运行估计算法相比,提出的优化方法有效地降低了整个编码器的运行时间,在恢复质量(用峰值信噪比表征)平均下降0.05 dB、码速率增加不超过1.4%的前提下,编码速率提高35%～45%,表明了该算法在编码速度方面有明显的提高.     

H.264中基于预测的快速模式决策算法

针对H.264采用多模式运动估计和模式决策等一系列新算法而引入的高计算复杂度问题,提出了一种基于预测的H.264编码快速模式决策算法.使用一种基于自适应阈值的提早退出检测算法,以较高识别率检测出静止宏块和区域运动宏块,及早作出模式决策;对未被判定的宏块使用基于预测的快速搜索算法得到所有4×4块的运动矢量;利用自底向上合并检测,得到其他模式块的运动矢量和最佳模式.实验结果表明,该算法与参考实现中的快速算法相比,仅损失了少量的图像质量和码率,但平均编码速度提高了30％.     

H.264中整像素和分数像素快速搜索算法

为了提高运动估计的速度,提出了2种新的块匹配算法分别用于整像素和分数像素搜索：改进型钻石搜索算法充分利用图像像素的空间相关性,通过统计最优搜索点的绝对误差和（SAD）值空间分布特性,按照像素点空间位置分层次进行钻石搜索;分数像素菱形点搜索算法则利用了物体运动的统计特性和最优搜索点SAD值空间分布特性,分别按照像素点空间位置分层次进行1/4像素和1/2像素搜索.2种算法都归纳出了第2层搜索,在第1层搜索结果的基础上有效地减少搜索点数.实验表明,在不牺牲图像质量和压缩性能的前提下,改进型钻石搜索算法使整像素搜索点数相对于钻石搜索算法平均减少了约22%,分数像素菱形点搜索算法使分数像素搜索点数相对于分数像素全搜索算法平均减少了约17%,2种算法结合使用使整个运动估计搜索点数平均减少了约21%.     

H.264帧内预测模式快速判决算法

在H.264视频编解码标准中,帧内预测是利用周围像素预测当前块来降低空间冗余,能极大地提高H.264的编码效率.但是帧内预测模式的获得需要极其复杂的运算,降低了它的实用性.本文充分利用了时域、空域相关性来预测当前块的最佳模式,结合提前中止算法来减少不必要的模式选择计算.实验结果表明,文中提出的算法能在保证输出码率不变的...     

UMHexagonS算法的优化研究

研究了H.264视频压缩标准中的UMHexagonS算法,根据宏块特征、搜索范围以及预测运动矢量等的相关性,提出了简化搜索过程的改进方法.仿真实验表明,改进后的算法有效降低了H.264运动估计的运算量,使快速运动估计比UNHexagonS算法平均提高50%以上的效率.     

H.264的帧间/帧内预测模式快速选择算法

多模式运动估计使H.264比其它视频编码算法具有更高的编码效率,但同时也使计算复杂度明显提升.如果能在搜索进行之前先对模式进行筛选,除去不适用的模式,就可以减少不必要计算,大大提高运动估计的运算速度.通过分析各编码模式的特点和最佳模式分布规律,提出了帧间/帧内预测模式快速选择算法.按照从帧间模式到帧内模式、从大尺寸划分到小尺寸划分的模式选择顺序准则,基于最优匹配的检测来进行帧间/帧内模式的快速选择,略过不可能进一步降低率失真代价的模式,以降低编码过程的计算复杂度,从而提高编码速度.实验结果表明,该模式与全模式搜索相比,在图像质量和码率有少量变化的前提下,编码速度显著提高.     

H.264帧内快速预测算法的研究

新一代视频压缩标准H.264/AVC使用率失真优化算法在提高压缩率的同时增加了计算复杂度。为了减少计算复杂度,提出了一种快速帧内预测算法。通过MAD（平均绝对误差）均值对宏块进行4×4块和16×16块预判,再根据SATD（残差绝对值总和）代价函数计算Cost值,排除较小可能性的模式,缩小4×4块的预测模式范围。用标准视频序列对该算法验证,结果表明该算法在保证峰值信噪比的前提下,节省了预测时间.     

快速帧内预测方法

为了进一步提高编码的效率,提出了一种基于离散余弦变换(discrete cosine transform,简称DCT)的能量函数的快速Intra-4×4模式选择算法.该算法通过估计帧内预测残差的纹理复杂度达到减少进行率失真最优化计算的模式数量.实验结果表明,该算法在保持原有编码效率的基础上能节省约一半的编码时间.     

一种新的H.264帧间差错掩盖算法

介绍一种H.264中基于牛顿内插公式的帧间差错掩盖算法,由牛顿内插公式重建丢失宏块16个4×4子块的MV(运动矢量),根据此MV在前一帧中找到合适的信息来重建丢失或受损信息;实验结果表明,本文算法比参考软件有更好的解码视频主观质量和更高的PSNR.     

基于DM642的H.264编码实现与优化

为优化H.264编码技术在数字信号处理中的实际应用,在对H.264标准中帧内及帧间预测模式深入研究的基础上,提出了2种改进算法:帧内预测时,采用直方图的自相关特性进行快速模式判别;帧间预测时,采用运动估计块匹配过程中得到的绝对值误差和作为中途停止条件,结合运动搜索预处理及残差纹理分析进行模式判别.这2种算法均大幅提高了编码速度.在此基础上合理利用DM642芯片及H.264编码器的自身特点,充分挖掘处理器的并行特性和计算资源等以优化编码器.实验结果表明,在图像质量不变的前提下,编码速度提高到15帧/s,部分序列达到18帧/s,码率上升8%.