在TM1300上实现H.26L的4×4点整数变换

H.26L是下一代视频编码标准。它的编码性能超越了所有现存标准,包括H.263+和MPEG-4(SP)。该文分析H.26L引入的多种新的编码特性,着重讲述4×4点整数变换,并提出一种在TM1300上实现的快速变换算法。     

H.264/AVC视频编码变换量化核的硬件设计

基于H.264/AVC视频编码标准,完成了编码模块中的4×4整数变换量化核的分析和硬件实现的优化设计。通过三种优化设计处理后,在硬件开销改变不大的情况下,使4×4整数变换量化核的最高工作频率相比优化前的30.7MHz提高了82%,达到55.8MHz,为H.264/AVC视频编码标准的硬件实现提供了参考。     

一种针对H264的高性能反变换结构

H264的整数变换存在8×8和4×4两种尺寸大小,这增加了硬件设计的复杂性。同时,高清视频应用要求解码器具有更强的处理能力。针对这两个问题,文章提出了一种高性能的反变换硬件实现结构。对于4×4整数反变换,重构一个8×8亚宏块的4个4×4块,从而使两种尺寸大小的整数反变换具有相同的结构。采用优化的数据存储和流水设计,行列反变换能够同时执行,处理一个8×8亚宏块平均只需要32个时钟周期。转置存储器采用一个32×32bits的双口SRAM和8组寄存器组实现,和以前的设计相比,可以节省537%的存储器面积。在108 MHz工作频率下,本文提出的硬件结构能够有效执行H264高清实时解码的反变换运算。     

视频编码中整数变换的优化设计

文中介绍了整数变换的基本原理,提出了一种结合能量集中率和去相关效率的整数变换基变换性能评价方法,从理论上选出几组性能较好的变换基。通过视频序列测试,验证了理论评价结果的正确性。详细讨论了整数变换的快速算法,并给出一组基的具体算法,结合变换性能和计算复杂度,最终确定了四组综合性能优于JVTABT8×8变换的变换基。     

计算q1^l×q2^l二维DCT的快速算法

离散余弦变换(DCT)广泛应用于信号处理的许多领域,多维DCT(MD-DCT)是图像处理和视频信号处理的重要工具.通常,多维DCT采用行列法用一维算法实现,实现效率较低.近年来虽然出现了一些多维DCT直接实现算法,但大多要求变换为2n×2n,限制了适用范围.该文研究较一般的二维DCT快速算法,将ql1×ql2(q为奇素数;l1,l2分别为两个不同的整数)二维DCT转化为多项式变换和一维简化余弦变换,通过特别设计的快速多项式变换算法和1D-RDCT递归分解算法,提出了一种计算复杂性较低且具有规则运算结构的ql1×ql2二维DCT算法.本算法的设计方法可以方便地推广到多维(>2)的情况.     

计算q~(l_1)×q~(l_2)二维DCT的快速算法

离散余弦变换 (DCT)广泛应用于信号处理的许多领域 ,多维 DCT(MD- DCT)是图像处理和视频信号处理的重要工具 .通常 ,多维 DCT采用行列法用一维算法实现 ,实现效率较低 .近年来虽然出现了一些多维 DCT直接实现算法 ,但大多要求变换为 2 n× 2 n,限制了适用范围 .该文研究较一般的二维 DCT快速算法 ,将 ql1 × ql2 (q为奇素数 ;l1 ,l2 分别为两个不同的整数 )二维 DCT转化为多项式变换和一维简化余弦变换 ,通过特别设计的快速多项式变换算法和 1D- RDCT递归分解算法 ,提出了一种计算复杂性较低且具有规则运算结构的 ql1 × ql2 二维 DCT算法 .本算法的设计方法可以方便地推广到多维 (>2 )的情况 .     

基于变换系数重用的 H.264 /AVC自适应块变换模式 *

提出了基于单指令多数据 ( single instruction multiple data, SIMD)指令集架构的 4 ×4变换系数重用算法,用于简化 H. 264/AVC自适应块变换 ( adaptive block-size transforms, ABT)模式的计算复杂度。在 ABT编码模式下 ,该算法通过重用 4 ×4变换系数 ,用 8 ×8导出变换量化计算得到 8 ×8变换量化系数。提出的算法可在 PC和 DSP等 SIMD指令集架构中简单实现 ,显著减少 H. 264 / AVC ABT模式中 8 ×8变换的计算时间和资源开销。仿真结果显示 ,变换系数重用算法能节省 8 ×8变换的计算时间约达 50%。     

基于TMS320DM642平台的4×4DCT变换的实现与优化

针对离散余弦变换算法（DCT）的特点,通过对TI公司TMS320DM642 DSP平台的软件优化试验数据进行分析,实现了4×4DCT快速变换算法的优化,得到了优化后4×4DCT快速变换算法的库函数,该库函数可应用于现有的视频标准,能有效提高视频编解码的效率。     

简单的4×4块帧内模式选择算法

帧内预测的模式选择问题是H.264帧内编码中的瓶颈问题。参考算法中对每个4×4子块的9种预测模式进行遍历运算寻找最佳模式,耗费了极大的计算量,不利于实现实时编码。文章提出了一种快速帧内预测4×4子块模式选择算法。该算法采用子抽样模型和边界纹理信息提取技术,按照“足够好就停止”原则,提前中止算法,减小备选模式数量,简化模式选择过程,降低了模式选择的复杂度。实验结果表明:对全I帧序列,与H.264参考代码中模式遍历算法相比较,该算法的帧内模式选择计算复杂度减小56%～78%,由于不同序列内容不同,在不同QP参数下,该部分代码运行时间节约不等(1%～30%),而同时保证图像质量下降在可接受范围之内。     

基于4×4离散余弦变换的H.264量化算法

介绍了新一代视频压缩H.264标准。该算法选择了自适应块大小变换,对误差采用基于4×4块的变换编码。     

一种基于整数变换DC分量的自适应视频水印算法

提出了一种基于直流分量的自适应视频水印算法。在对原始视频帧进行随机选择的基础上,对亮度分量作二维4×4整数变换,并提取直流分量分组进行一维整数变换;为了兼顾水印的不可见性与鲁棒性的要求,根据水印长度和变换之后系数的大小自适应地选择嵌入水印的组及系数的改变强度。水印嵌入之前进行随机置换与LDPC编码增强了水印抗攻击能力。实验结果表明,该算法能够保证很好的视频质量,视频帧的PSNR值高于50dB,并实现了水印的盲提取。对于常见的视频攻击有较强的鲁棒性,特别是在多种格式压缩的条件下能有效提取水印。     

一种适于串行机实现的图像并行细化算法

为解决现有的图像并行细化算法在串行机上的高效实现问题 ,首先提出了一种 4× 4邻域二值图像的双字节图像编码方案 ,由于在该方案中将每个 4× 4邻域的像素用一个双字节的整数来表示 ,从而将基于整个邻域 16个像素的细化处理转化为一个双字节整数的读、写和比较运算的问题 ;然后在此基础上提出了一种可在串行机上实现的并行细化算法。实验证明 ,该算法适用于当前通用的各种基于模板匹配的并行细化算法 ,其不仅可以取得完全相同的细化结果 ,而且可以大幅度提高图像细化过程在串行机上的执行速度 ;最后简要讨论了该算法利用 PC机中的 MMX技术来进一步提高并行粒度和运算效率方面所具有的潜力     

基于BBS产生器和椭圆曲线的改进RC4算法

针对RC4算法密钥流序列随机性不高,易受故障引入攻击、区分攻击和“受戒礼攻击”的问题,提出了一种基于BBS产生器和椭圆曲线的RC4改进算法。该算法利用随机比特产生器和随机大素数生成种子密钥Key,利用椭圆曲线产生秘密整数,在每次输出后对S盒中元素重新赋值,生成随机性很高的密钥流序列。改进RC4算法可以通过NIST随机性测试,其中频率检验、游程检验和Maurer检验等比RC4算法分别高出0.129 18,0.107 39,0.197 64,能够有效防止不变性弱密钥的产生,抵抗“受戒礼”攻击;密钥流序列分布均匀,不存在偏差,能够有效抵御区分攻击;基于椭圆曲线产生的秘密整数猜测困难,S盒内部状态不能获知,能够抵抗“故障引入”攻击。理论和实验证明改进RC4算法的随机性和安全性高于RC4算法。     

一种类DCT的8×8整数变换

整数变换因其高效的计算性能而被最新的国际视频编码标准 H.2 6 4采纳 ,我国的第一个音视频编码标准AVS也将采用 8× 8整数变换。变换模块的性能直接影响编解码器的性能 ,所以选择性能优异的变换基尤为重要。本文在 8× 8类 DCT整数变换原理的基础上 ,提出了一种结合能量集中率和去相关效率的变换基变换性能评价方法 ,同时考虑计算复杂度 ,在理论上选出了几组性能较好的整数变换基。通过分析视频序列测试结果 ,讨论得出不同变换基的适用场合 ,并且验证了理论评价结果的正确性     

H.264变换编码和量化算法的研究

H.264是ITU和ISO联合制定的新一代视频编码标准,在多方面做出了改进。H.264标准中采用了4×4块的整数变换编码算法,有效地降低了编解码的运算量,且不存在反变换的匹配误差,精度更高。该文详细分析了整数变换编码的构造原理和H.264标准中先后采用的两种整数变换编码算法,阐述了与变换编码相关的量化过程。实验结果证明新的整数变换编码算法能够有效地提高编解码系统的整体性能。     

一种基于Kalman滤波的4×4块运动估计方法

为了更加准确的估计运动矢量,提高运动补偿性能,提出了一种基于Kalman滤波的4×4块运动估计方法。该方法通过宏块内相邻子块的运动相关性形成基于4×4块Kalman滤波器,根据Kalman滤波器多子块预测自修正来自三步搜索(TSA)的16×16宏块级运动矢量值,从而估算出最优宏块级运动矢量值,有效的提高的运动估计精度。试验表明,特别是在运动较为剧烈和局部场景瞬时变化时,该方法比TSA和16-KF提供了一个更大的平均PSNR。     

基于整数变换的H.264标准量化过程

详细地分析了两大标准化组织最新提出的视频编码国际标准H.264中的整数变换及量化过程。H.264视频编码的基本框架类似于当前流行的视频编码标准,采用变换编码和预测编码的混合编码技术,其优异的性能来源于引入的4×4整数变换,是所有视频压缩编码标准协议中独一无二的。最后在32位超高性能的多媒体处理器TMZJ2004上进行实验,对DCT、整数变换、DCT余弦值定点三种变换编码进行了信噪比(PSNR)比较。     

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。     

一种新的M通道提升小波变换的图像处理算法

本文利用M通道小波变换对信号分频范围更细这一特点,实现了M通道小波变换的提升分解,并给出了一种M通道快速提升小波变换的算法。此算法只要有分解算法,立即可以得到合成算法,而且将运算结果取为最接近的整数,就可实现整数到整数的小波变换。数值实验结果表明,该方法对图像压缩行之有效。     

提升的M通道小波变换在图像压缩中的应用

针对M通道小波变换对信号分频范围更细这一特点,利用基于空间域的小波提升方案,实现了M通道小波变换的提升分解。这种提升分解是不唯一的,可以利用这种分解的不唯一性,使变换具有所需的性质。为此给出了一种M通道快速提升小波变换的算法。该方法只要有分解算法,立即可以得到合成算法,而且将运算结果取为最接近的整数,就可实现整数到整数的小波变换。实验结果表明了该方法对图像压缩的有效性。