AVS视频编码标准中运动估计技术的研究

江苏大学硕士学位论文AVS视频编码标准中运动估计技术的研究姓名：丁燕申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：闫述20081201AVS视频编码标准中运动估计技术的研究作者：丁燕学位授予单位：江苏大学相似文献(10条)1.学位论文焦蓬蓬AVS视频编码中整数变换与运动估计研究20072006年2月底，AVS(AudioVideoeodmgStandard)视频正式被批准为国家标准，该标准的建立对我国数字音视频产业的发展具有重要意义。尽管AVS的产业化步伐在标准制订过程中已经开始，但是目前还正处在大规模产业化的启动期，真正的产业化还没有到来，对AVS标准中关键技术的研究对AVS产业化的发展具有重要的理论价值和现实意义。论文围绕AVS视频编码标准，在深入分析AVS视频编码原理和核心技术的基础上，重点研究了其中的整数变换全零块检测技术和运动估计技术。这两项技术对提高视频压缩的编解码效率都具有举足轻重的作用。论文主要做了以下三方面工作：(1)介绍了视频标准的发展，分析了AVS视频编码标准的关键技术，并指出研究AVS标准对我国音视频产业发展的重要意义；(2)推导出了一种适合于AVS标准的新全零块判别准则。尽管H.264标准的全零系数块检测技术目前己经得到了深入的讨论，但是由于AVS整数变换中使用了8x8块和新的指数阶量化步长的量化器，以往适合于H.264的全零块判别准则并不能直接应用于AVS，本文根据AVS整数变换的特点，推导出了一种适合于AVS标准的新全零块判别准则。该准则在保证图像质量的同时尽量防止了漏判。(3)在剖析了现有运动估计典型算法的基础上，提出了一种可预测搜索起点的自适应的基于连续消除的正方形一菱形搜索算法(APredictiveAdaptiveSquare-DiamondSearchAlgorithmusingSuccessiveElimination，PA-SEA-SDS)。根据序列图像中运动矢量的交叉-中心偏置分布特性和矢量间的时空相关性，采用了正方形-菱形(SDS)搜索模版，设计了一种基于连续消除的正方形-菱形(SEA-SDS)搜索策略，并融合搜索起点预测和自适应搜索模式等技术，使得该算法在保证搜索精度的同时，大幅度减少了搜索的点数，提高了运动估计的速度。2.期刊论文郑金华.杨平.杨志伟.ZhengJinhua.YangPing.YangZhiwei一种用于AVS视频编码的块运动估计算法-高技术通讯2009,19(1)通过对现有的视频图像编码中的帧间预测技术所用的运动估计算法的分析,提出了一种适用于AVS视频编码标准的快速而有效的块运动估计算法,该算法采用5个检测点的大菱形和9个检测点的小田字形双模板结构,通过调用大菱形模板和小田字形模板进行块运动匹配搜索,随着搜索的进行,大菱形模板可以被循环调用,但约定小田字形模板仅被调用一次.通过与全搜索算法和菱形搜索算法比较,这种新的块运动估计算法在保证编码性能几乎不变的情况下,编码复杂性能够得到有效的降低.3.学位论文马骏AVS视频编码中关键技术的研究2006在过去10年左右的时间里，多媒体技术得到了长足的发展。今天，视频处理已经处于多媒体的核心地位。但是巨大的数字视频数据量，已经成为视频处理的瓶颈。正因如此，视频压缩编码及标准化已成为当今视频处理发展的关键问题。我国于2002年6月成立了“数字音视频编解码技术标准工作组”，联合国内从事数字音视频解码技术研发的科研机构和企业，制定具有我国自主知识产权的数字音视频编解码标准——AVS标准。本文针对AVS视频标准中的复杂度较高的运动估计和整数DCT变换进行了深入的研究。由于视频序列图像在时间轴上具有较强的相关性，运动估计(ME)及运动补偿(MC)技术可以有效的减少时间相关性，因此本文提出了将预测模式选择与菱形搜索相结合的搜索算法，精简了预测模式。离散余弦变换DCT(DiscreteCosineTransform)是视频压缩编码的重要技术之一，在H.264标准中，提出了针对4×4块的整数DCT变换。通过试验表明，基于8×8块的视频压缩编码效率要高于基于4×4块的视频编码效率，为了回避H.264的专利技术，本文提出了基于8x8块的DCT变换技术。这种变换技术利用整数的加法和移位代替传统的乘法运算，降低了DCT变换实现的复杂性，提高了运算速度和画面质量，避免了数据漂移和不匹配问题。4.学位论文张伟H.264到AVS与MPEG-2到H.264的视频转码研究2008随着对视频压缩和视频质量要求的增高，ITU-T的视频编码专家组(VCEG)及ISO/IEC的活动图像专家组(MPEG)提出了新的视频编码标准H.264/AVC。由于H.264昂贵的专利费用，使得中国自主研发了具有自主知识产权的视频编码标准AVS。旨在在数字音视频设备和系统中建立自主的视频编码标准，形成中国的专利技术，不被H.264的专利技术羁绊中国视频业的发展。所以，AVS视频编码标准至少会在中国得到广泛的使用，与此同时也就有从H.264到AVS转码的迫切需要。而目前MPEG-2的码流资源又及其丰富，所以MPEG-2到H.264的转码也是必要的。鉴于MPEG-2诞生时间较长，关于MPEG-2到H.264的亮度转码已经有大量的研究，包括在像素域的快速转码和变换域的转码。所以本文所研究的MPEG-2到H.264的转码主要是研究其变换域的色度转码以及快速的下采样并同时转码，推导了色度像素域重构的闭合公式，给出了下采样并转码的算法设计。本文首先介绍了H.264和AVS以及MPEG-2三种视频编码标准。然后，分析了它们之间的异同，并在此基础上进行了H.264到AVS的快速空域和频域转码器的算法研究，包括系数的转换算法、运动矢量重构以及分块模式的重新划分等，并使用并行处理的方法进一步加快了转码器的速度。对于H.264到AVS的帧内转码，提出了帧内预测快速决定算法，对不同的序列进行测试表明，在图像质量不下降的情况下，至少可以节省56％的计算量：本文还提出了H.264的分像素运动估计快速算法，优化了1/2像素和l/4像素的运动估计，测试结果表明在运动较大的序列中可以节省大约63％的时间而图像质量没有明显下降。本文同时还对MPEG-2到H.264的色度转码、MPEG-2到H.264的下采样并转码进行了研究。5.期刊论文夏菽兰.XIAShu-lanAVS视频编码中运动估计算法的改进-盐城工学院学报（自然科学版）2009,22(3)简要介绍了AVS标准的发展和现状,对其运动估计算法的技术特点与流程进行了详细分析,并与H.264的相应技术做了比较.针对原算法,在子象素运动估计上做了改进与优化,提出了一种新的基于整象素SAD的快速子象素运动估计算法.经验证该方法在基本保持性能的前提下,较大程度地降低了运动估计算法的复杂度.6.学位论文张玉洁基于合成参考帧的视频编码技术研究2008视频通信特别是视频监控、可视电话中大多场景会长时间不变，并且通常有较大的噪声，尤其是当光照条件不好时，如在室内、夜间，噪声更大，噪声的影响使得编码时残差增大，这就大大影响了视频的压缩效率，导致视频码率的大幅提高，论文提出的合成参考帧技术较好地解决了这个问题。论文首先以AVS为例简单分析了基于预测和变换编码的混合视频编码技术，对于AVS视频编码时的运动矢量、残差状况进行了统计和分析。接着对于加噪的视频序列的编码性能、运动矢量、宏块帧内编码情况等进行了实验分析。论文认为减小参考帧中的视频噪声有利于提高运动估计的准确性、减小残差，从而提高编码效率。论文提出了逐帧递归更新的合成参考帧视频编码方法和基于运动补偿的合成参考帧视频编码方法掰种方法。这两种方法均能降低视频编码中的噪声，提高预测编码的准确性，降低编码码率。在每种编码方法中，论文给出了合成参考帧的使用方法，合成参考帧的合成更新过程，利用合成参考帧的视频编码原理，利用合成参考帧的具体编码过程，以及详尽的实验数据分析。两种合成参考帧都是经过帧间滤波的图像，有较少的噪声，用其进行预测编码可以减小编码残差，降低编码码率，提高了预测准确性，使编码的主客观性能都得到了提高。其中逐帧递归更新的合成参考帧更适合于场景不动，且大部分区域静止的视频序列。测试结果表明，对于这样的典型含噪监控视频序列，逐帧递归更新的合成参考帧编码方法与改进前的编码方法相比，在相同的PSNR下能够节省约20％的码率，且编码重建图像的主观质量有所改善。基于运动补偿的合成参考帧视频编码方法，困具有运动补偿作用，所以具有更强的适用性，对大部分监控视频序列，编码性能均有改善，与改进前的编码方法相比，对典型含噪监控视频序列，在相同的PSNR下能够节省20％以上的码率，编码重建图像的主观质量也得到改善。7.学位论文王座博基于DM6446的AVS视频编码器的研究与实现2008AVS(Audiovideocodingstandard)即数字音视频编解码标准是中国自主制订的音视频系统标准。AVS视频标准采用与H.264标准类似的技术框架，在性能上与H.264持平，在技术上更简洁。AVS系统标准采用了扩展MPEG-2System的方案，有利于兼容已有的MPEG-2传输系统。AVS标准第2部分视频属于第二代视频编码技术，相比于第一代标准MPEG-2，编码效率提高2～3倍。AVS视频标准已经为实际应用做好了充分的技术准备。TMS320DM6446数字媒体处理器是德州仪器新一代高性能的定点DSP处理器，由594MHz的C64x+核和297MH的ARM9核组成。其中C64x+核拥有高达4752MIPS的处理能力，内部还具有一个工作在225MHz的VICP视频协处理器，是TI为数字高清视频应用而开发的一款芯片。本论文主要介绍在基于TITMS320DM6446数字媒体处理器的硬件平台上实现AVS视频编码器。TMS320DM6446是一个双核处理器，其中的C64x+核用于完成音视频数据处理操作，而ARM核则完成外设控制和人机交互操作。本论文的内容包括：对AVS视频标准算法框架的分析，TMS320DM6446硬件结构的简单介绍，AVS视频编码器在DM6446平台上的移植和优化。移植的主要工作有：规范数据类型，正确设置编译器选项，修改程序中不符合标准C规则的地方，修改输入输出方式，删除不适合在DSP上运行的代码。优化的主要工作有：数据输入输出优化，应用EDMA优化数据搬移，应用CACHE缓存机制，合理规划SRAM空间，应用高级编译器优化选项，使用VICP优化运动估计。最后实现的结果是基于DM6446的AVS编码器可以达到10～12帧每秒(图像格式为D1，参考序列为foreman.yuv)，码率为300～400KB每秒。相比于选项全开的原参考代码，码率大概升高了20％，SNR下降了0.8db左右，这是用效率换速度性能带来的一些损失。8.学位论文姚烁AVS视频编码器的帧间技术研究及其硬件设计2008视频编码中的帧间预测是H.264、MPEG-4以及AVS等高压缩率标准中的重要技术。它是利用视频图像邻近帧间的相关性，即时间相关性，来达到图像压缩的目的。大多视频图像相邻帧间的细节变化是很小的，即视频图像帧间具有很强的相关性，利用该特点进行帧间编码，可获得比帧内编码更高的压缩比，但与此同时实现复杂度也大大提高，为视频编码芯片的实现带来了难度。本文主要对AVS标准中的帧间预测编码的硬件实现技术进行研究，首先提出了基于预测起始点的小范围内的运动估计的策略，极大的减少了运算量、存储面积，并且有效缓解了总线的压力。其次提出了半像素与四分之一像素搜索并行的快速算法，减少了编码处理时间，保证了编码器的实时编码和编码性能。同时，本文提出了一种实现复杂度较低的Symmetric模式算法，提高了编码的性能。由于目前不使用率失真优化的模式选择，但却直接决定了编码性能的优劣，本文着眼于适于硬件实现的模式选择策略，进行了深入的探讨，提出了一系列模式选择算法。通过比较多种帧间预测的参考算法，并从编码性能与硬件代价两个方面进行了权衡，最终提出了适于硬件实现的算法并且设计了VL