一种新颖的H.264帧内预测快速算法

提出了一种新颖的H.264帧内预测算法．该算法把9种4×4帧内预测(Intra_4×4)模式分为3类,用左面和上面相邻块的模式类预测当前4×4块适合采用的模式类;基于定义的变换系数索引加权绝对值和设计了一种新颖的Intra_4×4模式选择方法;利用连续I帧中16×16帧内预测(Intra_16×16)宏块位置的准平稳性降低了帧内预测的计算复杂度;利用亮度块和色度块帧内预测模式间的相关性加速了色度块的模式选择过程．实验结果表明,本文提出的帧内预测快速算法比Joint Video Team (JVT)-G013平均节省了25%的编码时间,且编码率失真性能较好． :     

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％.     

基于纹理的H．264/AVC帧内预测块选择快速算法

针对帧内预测中的Intra_16×16、Intra_8×8及Intra_4×4预测块选择提出了一种基于纹理的快速帧内预测块模式选择算法.该算法的原理是在做帧内预测之前,首先利用方差对区域纹理的平滑度和粗糙度进行估计,然后从Intra_16×16、Intra_8×8及Intra_4×4中选择一种块进行模式预测.通过方差和阈值相结合的方法来决定块预测模式,减少了算法复杂度,提高了压缩效率.实验结果表明,当考虑Intra_8×8预测块时,编码时间减少了50%以上,当不考虑时。编码时间减少了20%以上.与此同时,码率和峰值信噪比(PSNR)基本保持不变.     

基于运动复杂度的码率控制算法研究

针对采用运动估计/补偿（MC/ME）技术的具有多种宏块划分模式的视频编码标准,提出一种基于运动复杂度的码率控制（MBRC）算法.该算法在宏块级把运动估计、模式选择后得到的运动矢量信息(MV)、纹理信息以及宏块编码模式信息作为运动复杂度,并利用它确定宏块的类型,再根据宏块类型调整每个宏块的量化参数,使得人类视觉系统（HVS）更为敏感的运动区域分配到更多的目标比特;利用每帧图像编码后的反馈信息进行帧级码率控制,在信道码率受限的情况下,获得了较好的视觉效果.MBRC不需要额外计算运动矢量信息、纹理信息和宏块编码模式信息,提高了编码器的时间效率.     

基于递推模式的帧内预测快速算法

针对H．264帧内预测中存在的边缘像素预测不精确问题,提出一种基于递推模式的帧内预测算法．利用宏块内部像素之间相关性更强的特点,参考同一块内已经预测过的像素预测其他像素．为了降低H．264帧内编码的复杂性,提出一种基于递推模式的帧内预测快速算法．利用4×4块在空域和频域上的特性,采用层次性结构选择需要考察的候选模式,减少帧内预测所要计算的模式数量．根据4×4块与16×16宏块之间的关系,充分利用4×4块的预测结果,快速选择16×16宏块的预测模式．实验结果证明:与以前的快速算法不同,这种基于递推模式的快速算法不仅能在很大程度上减少预测以及重构的计算量,降低帧内编码的计算复杂度,还能提高帧内编码的效率．     

面向H.264的多级自适应快速整像素运动估计算法

为了减少运动估计计算量,提高视频编码效率,提出了一种多级自适应快速整像素运动估计算法。首先,根据前一帧的帧级运动强度和当前块预测运动矢量(PMV)分别预测帧级和宏块级搜索范围,取其中最小值作为最终搜索范围。其次,根据宏块级运动强度,将宏块分为低、中、高三种运动强度类型,针对不同的类型自适应选择钻石、改进的六边形、UMHexagonS算法模板。然后,根据宏块运动矢量方向性,对高运动强度类型宏块采取方向自适应搜索策略。最后,对UMHexagonS算法进行了改进。实验结果表明,本文算法比FFS、UMHexagonS、EPZS算法分别平均减少了70.290%、19.124%、14.113%的运动估计时间,而峰值信噪比基本不变且码率增加较少。     

HEVC运动估计中SAD算法的动态可重构实现

高效视频编码（HEVC）标准中引入的不对称分割模式导致运动估计算法中绝对差值和（SAD）运算量成倍增加.为了提高运动估计算法的执行效率,方便用户进行自主选择,设计了同时支持不对称分割模式开启和关闭2种执行模式以及执行模式间自由切换的可重构阵列结构.为了满足用户要求编码速度的同时,最大限度地利用可重构阵列处理器的资源,在阵列结构为16×16个处理元中通过加载16×8、16×4以及16×2个处理元的指令来进行阵列规模的动态重构,采用指令下发的方式将不同的指令发送到对应处理元进行相应配置.实验结果表明,所提出的可重构实现方式在硬件资源占用量接近条件下,相较于流水化实现处理时间减少了约35%,吞吐量提高了约0.4倍.该实现具有较高的执行效率,能够进行执行模式与阵列规模的切换,具有较好的灵活性.     

基于全局和局部残差复杂度的帧间模式选择

针对H.264/AVC传统帧间模式选择算法的高复杂度,提出了一种适合各种视频分辨率格式的快速帧间模式选择算法.该算法基于全局残差复杂度(General residual complexity,GRC)和局部残差复杂度(Local residual complexity,LRC),通过GRC与QP来近似计算一个阈值,然后通过对局部残差复杂度跟该阈值比较来决定宏块的活跃度,再根据宏块的活跃度选出候选的帧间模式,由此进行率失真优化(Rate-distortion Optimization,RDO)计算,从而减少了不必要帧间模式的RDO计算,取得了较高的编码效率.实验结果表明,与JM18.4默认的帧间模式选择算法相比,该算法在峰值信噪比和码率基本不变的前提下,可以平均减少大约60%的帧间编码时间.     

基于H.264的快速运动估计和帧间模式选择算法

H.264采用可变块尺寸的运动估计,支持多种宏块分割模式,从而使运动估计更为精确,编码效率进一步提高,但这导致了编码端计算复杂度的大幅增加.本文提出了一种基于分裂与合并的快速运动估计和帧间模式选择算法,该算法以8×8为初始块尺寸,并以8×8块进行运动搜索,在此基础上,根据块间运动向量的相关性,结合块的边缘特性完成运动估计和块模式选择.实验证明该算法能在码率和压缩质量基本不受影响的情况下极大地提高编码速度.     

针对H.264去块滤波的实用结构设计

为了提高H.264去块滤波的性能,提出了一种实用的环路滤波设计结构.使用优化的滤波顺序,执行一个宏块的滤波运算只需要252个周期,待滤波数据缓冲从16×16宏块大小降低为4×4块大小.利用数据重用策略,滤波中间数据的存储空间从16×16宏块减小到4个4×4块.使用优化的流水设计,有效降低了去块滤波对总线的数据访问.使用0.18 μm工艺,100 MHz下综合只需要14.2×103门.与以前的设计相比,该去块滤波结构具有更好的综合性能,而且硬件实现面积更小.在100 MHz频率下,该设计能够执行H.264高清视频应用的实时滤波处理.     

速率控制与容错联合编码方案

针对移动网络中低时延视频应用的诸多约束,提出了一种速率控制和容错编码相结合的H.264视频通信新方案．采用预编码阶段估计出的视频帧及其内部宏块对传输差错的敏感度,设计了自适应的帧级和宏块级目标比特分配方法．根据视频片(slice)中对差错敏感的宏块所占的百分比为其设置了重要性等级,采用Turbo码对不同重要性的片进行不均等差错保护(UEP)．实验结果显示,此方案与传统的H.264速率控制与容错算法相比,在解码端可以获得超过1dB的亮度PSNR增益．     

利用视频与深度图相关性的深度图帧内编码

因现有帧内编码算法编码深度图中含有边缘的宏块编码效率较低,故提出了一种利用视频与深度图之间相关性的边缘跳过帧内编码方法.该方法利用聚类方法从当前深度编码宏块及其参考像素部分对应的视频区域获得边缘信息,以此作为当前深度编码宏块及其参考像素的分割边缘信息,然后利用所得分割边缘信息将参考像素映射到当前编码宏块作为预测值.为了滤除聚类方法获得的分类信息中存在的噪点或者毛刺对预测的干扰,提出了双向扫描滤波的方法.利用所提边缘跳过帧内预测方法,可以跳过对边缘宏块中复杂边缘的编码,甚至边缘宏块完全被跳过不编码.实验结果表明,与原始编码算法相比,所提方法平均可减少24.25%的码率,峰值信噪比平均提升了0.70dB,主观编码质量也得到明显增强.     

H.264/AVC子像素插值的高性能流水线设计及实现

针对在H.264/AVC视频解码系统中子像素插值过程复杂度高的问题,提出一种子像素插值的2层流水线设计方法.第1层流水机制是当8×8分割块内部4个4×4块具有相同的运动信息时,基于4×4分割块参考像素读取和插值运算的两级流水,实现了不同4×4块插值过程的并行操作.第2层流水机制利用插值运算算法中1/2像素值之间的无依赖性以及水平和垂直插值运算过程的对称性,加速了各子像素位置处的像素插值运算过程.核心插值运算单元包括13个6阶滤波器、4个双线性插值滤波器和4个色度插值滤波器.插值运算过程的并行流水机制至少缩减了75%的插值运算时间.实验结果表明,与其他同领域工作相比,该架构设计的硬件开销较小,外部存储器访问量降低了47%,子像素插值性能提高了30%.     

柑青醛合成新铃兰醛反应动力学研究

以异丙醇为助溶剂,阳离子交换树脂CT500为催化剂,在消除内外扩散的条件下,在间歇反应釜内对柑青醛直接水合制备新铃兰醛反应动力学进行了研究。考察了搅拌转速、催化剂粒径、反应温度和催化剂质量分数对水合过程的影响。采用LHHW动力学模型对实验数据进行了拟合。采用阿伦尼乌斯公式拟合得到了正、逆反应指前因子分别为0.090 46、5.317 40 mol/(g•s);正、逆反应活化能分别为1.724 7×10⁴、3.391 2×10⁴ J/mol。     

对视频传输协议H.26L的实现及改进

针对H.26L视频编码方案中提出的一些新算法,结合实现结果做了阐述和比较,通过比较提出了改进的算法。采用了更优越的搜索方法增加了图像搜索的质量。在消除块效应方面,采用了双向插值的方法来加以处理。在编码方面,针对H.26L提出的帧内预测编码,利用图像宏块在空间上的相关性对量化后的操作块进行判断并选择是否合并,然后再进行编码,这一改进算法在对图像质量、信噪比影响不大的情况下,使图像压缩率有较明显提高,并且算法简洁,易于理解。     

适合硬件实现的运动估计方法及其VLSI实现

根据视频编码器硬件实现的需求,给出了一种新的近似金字塔运动估计算法,通过对搜索窗中的匹配位置进行金字塔抽样,减少了每一层的搜索运算量．在此基础上,在最后一层的整像素搜索中,直接进行小块的匹配计算,去除了MPEG-4和H264中宏块运动估计之后对88×8或4×4小块估计的冗余计算．在硬件实现中改进了数据流的输入方式,利用类全搜索估计中数据流的规则性提高了运算的并行度．位置抽样后的搜索中每一层的实现有很强的相似性,通过复用硬件结构大大节省了硬件资源．在MPEG-4 SP编码器上的测试说明,这种方法的PSNR值相对于全搜索平均只有0.02 dB的损失,但它的运算量只有全搜索的7%,占用的硬件资源仅为全搜索的1/4,并且可满足实时性的需求．     

基于H.264/AVC的帧内4×4预测模式快速选择算法

在H.264/AVC视频编解码标准中,帧内预测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/AVC的编码效率。然而,帧内预测的4×4预测有9种模式,为选出最佳模式,全搜索算法需要花费极大的计算量。为了降低帧内预测的复杂度,文章结合9种预测模式的各自特点和整数变换的线性性质,提出一种适用于H.264/AVC帧内4×4模式选择的快速变换和量化算法来减少对应模式变换和量化操作步骤的计算量。实验结果表明,优化算法可以有效地减少整数变换和量化操作的计算量。