H.264中一种有效的对整数DCT系数的预测方法

提出了一种在H.264中减小DCT变换和量化计算量的新的有效方法。通过理论分析,研究了Normal4×4,LumaDC4×4和ChramaDC2×2这三种变换的系数动态分布,进而对变换和量化方法的三种类型提出相应的DCT系数量化为零三个充分条件。与文献中所提到的其它方法相比,该方法更加有效、精确。理论分析和实验结果表明：在减小计算复杂度、编码视频质量、错误接受率（false acceptance rate）,错误拒绝率（false rejection rate）等方面,该方法都优于其它方法。     

DCLSA：一种适用于H.264/AVC的DCT系数分层置乱算法

基于目前的DCT系数加密算法在安全性、压缩比和信噪比上都各自存在缺点,提出了一种新的适用于H264/AVC的DCT系数分层置乱算法(DCLSA)。该算法针对H264/AVC中4×4 DCT变换的特点,首先将同一宏块中每个4×4块DCT系数进行块间分层,构建系数分层模型,然后可根据安全性要求对不同层系数进行随机置乱,实现加密编码。通过性能比较和具体实验效果分析,此算法具有更高的安全性、更优的压缩比和较好的信噪比,适合于H.264/AVC的网络安全应用。     

DCLSA:一种适用于H.264/AVC的DCT系数分层置乱算法

基于目前的DCT系数加密算法在安全性、压缩比和信噪比上都各自存在缺点,提出了一种新的适用于H.264/AVC的DCT系数分层置乱算法(DCLSA)。该算法针对H.264/AVC中4×4DCT变换的特点,首先将同一宏块中每个4×4块DCT系数进行块间分层,构建系数分层模型,然后可根据安全性要求对不同层系数进行随机置乱,实现加密编码。通过性能比较和具体实验效果分析,此算法具有更高的安全性、更优的压缩比和较好的信噪比,适合于H.264/AVC的网络安全应用。     

H.264/AVC中整数DCT变换量化模块的Verilog设计

H.264/AVC视频压缩标准采用了4×4整数DCT变换和量化方法,避免了数据失配并提高了精度,具有较高的编码效率。本文分析H.264整数DCT变换和量化算法,将DCT变换转换为两次快速蝶形运算,减少了计算量,并用Verilog硬件描述语言编程实现整数DCT变换和量化功能,利用QuartusII进行综合和仿真,得到正确的结果。本设计具有54.54MHz的时钟频率、较低的资源消耗和功耗。     

H.264/AVC编码器子象素插值快速实现方法

子象素运动估计是H.264/AVC等混合编码标准中普遍使用的用于提高预测精度的技术,使得预测精度达到1/4象素,甚至1/8象素,从而提高编码性能。在做运动估计之前需要对参考图像插值,由于插值算法复杂度较高,计算资源耗费很大,所以如何简化和优化其插值算法,实现一个快速的插值过程,对编码器的实时性极其重要。论文提出了一种H.264/AVC编码器子象素插值的快速实现方法,首先简化运算的复杂度,然后通过优化数据结构来消除数据相关性,最后使用SIMD指令优化算法,从而高效地实现了标准的插值过程。实验证明,使用提出的方法实现的插值过程比H.264/AVC参考软件JM10的插值过程快25倍以上。     

H.264/AVC中1/4精度内插算法的硬件设计与实现

为了快速地进行H.264/AVC中1/4精度像素内插,提出并实现了一种适用于H.264中1/4像素精度的内插算法的硬件设计。其中对亮度分量,设计了一种将2维滤波转换为1维滤波,4个滤波器并行处理,同时采用流水线技术和用移位加代替乘法运算的硬件架构;对色度分量,用移位加代替乘法运算进行1/8像素精度的内插。实践表明,此架构可满足标清及高清要求,且速度快,面积小。     

Low-complexity quantization for H.264/AVC

In this paper, an improved quantization technology with low-complexity is presented for H.264/AVC video codec. Multiplication factors of H.264/AVC quantizer are modified. Therefore, it is possible to reduce the bit width of the quantization and substitute large bit-width multiplier by some small bit-width adders without noticeable rate-distortion degradation in integrated circuits (ICs) design. Quantization error introduced by the modified multiplication factors is not only theoretically but also experimentally analyzed. Quantizer is optimized on register transfer level of IC design, and under the same cell CMOS technology, about 75.2% area and 76.3% dynamic power consumption are saved in each quantization unit on average compared with original H.264/AVC quantization. Experimental video coding results show that the Bjontegaard delta peak signal-to-noise ratio (PSNR) and Bjontegaard delta bit rate between the improved and original H.264/AVC quantization are very slight, which means that the improved quantization scheme is approximately the same as the original quantization scheme of H.264/AVC in rate-distortion performance.

一种适用于H.264/AVC宏块级反变换

本文提出了适用于H.264/AVC宏块级反变换的IP核完整设计方案。首先,使用改进的T型结构同步宏块中的3种不同变换和反ZigZag扫描。然后,对Hadamard反变换模块采用了时分复用存储器模块的设计方案,降低了系统时延;再利用IDCT矩阵运算可分离的特点,减少了IDCT模块资源消耗;最后,给出了以Xilinx Viretex2系列XC2V6000为目标器件的综合结果。仿真结果表明,该设计能够正确支持1080i 50Hz高清码流的实时解码。     

一种适用于H.264/AVC宏块级反变换编码的IP核设计

本文提出了适用于H.264/AVC宏块级反变换的IP核完整设计方案。首先,使用改进的T型结构同步宏块中的3种不同变换和反Zig-Zag扫描。然后,对Hadamard反变换模块采用了时分复用存储器模块的设计方案,降低了系统时延;再利用IDCT矩阵运算可分离的特点,减少了IDCT模块资源消耗;最后,给出了以Xilinx Viretex2系列XC2V6000为目标器件的综合结果。仿真结果表明,该设计能够正确支持1080i50Hz高清码流的实时解码。     

H.264整数DCT的FPGA实现

文章分析了新一代视频编码标准H.264的整数DCT变换的原理和快速算法。介绍了一种采用FPGA实现整数DCT变换模块的设计方案,提出了一个完整的硬件电路结构设计。模块采用全硬件实现,用VHDL语言描述了该模块的硬件结构。仿真结果表明,可在四个时钟周期内完成一个4×4块的二维整数DCT。     

Chaos-based selective encryption for H.264/AVC

Encryption techniques are usually employed to maintain the secrecy of the video streams transmitted via a public network. However, full encryption using strong cryptographic algorithms is usually not necessary if the purpose is to destroy the commercial value by preventing pleasant viewing. For this purpose, selective encryption is preferred as its operating efficiency is higher. Here, a chaos-based selective encryption scheme implemented on the H.264/AVC standard is proposed. The scheme employs multiple Rényi chaotic maps to generate a pseudorandom bit sequence which is used to mask the selected H.264/AVC syntax elements. It provides sufficient protection against full reconstruction while keeping the format compliance property so as not to cause decoding error without the key. The operating efficiency is high due to the low computational complexity of the Rényi chaotic map, as justified by the simulation results using video clips at various resolutions. Moreover, the security analyses show that the proposed algorithm is highly sensitive to the secret key and possesses good perceptual security.     

一种高效的H.264去块滤波方法

环路滤波器是H.264视频编码标准的一个重要选项,在去除混合编码带来的块效应的过程中起着重要的作用,但是其计算复杂度较高,不利实时实现。首先详细分析了去块滤波器高复杂度的原因,进而提出一种简单、高效的去块滤波新方法。大量的实验证明:该方法保持了与原方法相近的滤波效果的同时,缩短编码时间2.24%至5.51%,大大较少了计算复杂度,易于硬件实时实现。     

H.264/AVC解码端帧内预测的设计与实现

本文根据H.264/AVC标准中帧内预测的特点,分析了帧内预测的所有预测模式.提出了一种适合于帧内预测的硬件电路结构,有效地减少了电路面积,并提高了解码的性能.该帧内预测硬件电路,使用Verilog HDL硬件描述语言编写代码,同时进行了仿真和验证,并在0.18um CMOS工艺库下进行综合,最高频率能够达到142 MHz.     

H.264/AVC编码模式选择

H．264／AVC是最新的视频编码标准。与以前的视频标准相比编码模式更多,压缩效率更高,同时在编码模式的选择上也更复杂,计算量更大。编码时如何选择合适的编码模式对H.264／AVC的压缩性能和计算复杂度是非常关键的。本文讲述了JVT的参考软件是如何实现H．264／AVC编码模式选择。     

基于H.264/AVC的快速半脆弱水印算法实现*

提出了一种基于H.264/AVC低比特率视频流的快速半脆弱水印算法。该算法一方面将I帧DCT量化残差矩阵能量值E的大小作为嵌入鲁棒水印的判决条件,以增强水印的鲁棒性和透明性,降低对编码比特率的影响;另一方面通过限制P帧运动矢量的搜索范围和估计精度嵌入脆弱水印,以提高水印嵌入的实时性。鲁棒水印与脆弱水印相结合有效地实现视频版权保护和内容完整性认证。实验结果表明,该算法实时性高、复杂度低,具有较好的率失真特性。     

Perceptual differential energy watermarking for H.264/AVC

This paper presents a novel watermark embedding scheme for H.264/AVC video using a spatio-temporal just-noticeable difference (JND) model, which is based on 4?×?4 DCT blocks. Combined with the proposed JND model, a previous differential energy watermarking (DEW) algorithm is modified for better imperceptibility. Low-density parity-check (LDPC) and spread spectrum are used to enhance robustness of the watermark. The watermarked video has good robustness against common video attacks such as re-compression, additive white Gaussian noise (AWGN), salt-and-pepper noise, Gauss filtering, circular averaging filtering and frame averaging. The watermarked video also has good visual quality due to the introduced JND model.     

优化的H.264/AVC码率控制算法

由于通信信道带宽有限,有必要对视频编码的输出码率进行控制。基于视频编码标准H.264采用的码率控制算法,在初始QP值的设定以及宏块层码率控制方面提出了改进。在初始QP值的计算上,提出了利用基于bpp、熵和梯度的图像复杂度对初始QP值进行估计的方法。另外利用时间上的预测信息和空间上的MAD梯度信息在宏块层对MAD预测进行了改进,能更有效地实现对码率的精确控制。实验结果表明,与H.264标准参考软件JM11.0中的算法相比,改进后的算法比测试序列在峰值信噪比（PSNR）上得到了提高,同时能更接近目标比特。     

一种H.264/AVC帧间块模式抉择快速算法

传统的H.264/AVC帧间模式抉择采用的是所有模式全搜索的算法,计算量过大。针对这种情况提出了一种利用均匀区域、零运动矢量和小模式合并原理相结合的快速模式抉择算法,并用JM模型进行实验,结果表明,该算法可以在PSNR降低很少（不超过0.03dB）、码率增加不大(小于4％)的情况下提高编码效率,平均编码时间减少了60％以上。     

一种H.264/AVC码率控制的改进算法

为了在网络带宽受限的情况下获得更好的重建图像质量,码率控制成为视频编码不可缺少的重要组成部分。针对H.264/AVC码率控制算法的不足,提出了改进方法。首先通过PSNR-QP线性关系确定I帧的QP;其次,在采用二次R-Q模型来确定P帧的QP时,采用时间线性预测模型和时空加权预测模型相结合的方法取代H.264的时间线性预测模型来预测P帧基本单元的MAD值,并根据前一单元的预测误差对MAD值进行修正。实验结果表明,与JM10.2参考软件的码率控制算法相比,该算法的码率控制精度更高,输出视频序列的平均PSNR更高、波动更小。     

H.264/AVC码率控制优化算法

提出了一种新颖的编码特性预测机制,较为充分地利用了视频信源的时空相关性,改进了率失真建模的有效性;利用Lagrangian优化理论推导出两种率失真优化的位分配方案,并实现了相应的码率控制算法,即线性模型算法和二次模型算法.大量实验数据表明:线性模型算法和二次模型算法的编码效率基本上相同,而前者的码率控制能力稍优于后者;和H.264/AVC参考软件中所采用的JVTG012码率控制算法相比,两种新算法在获得更高编码效率的同时,能够更加准确地控制输出码率.