H.264中的运动估计和帧内预测算法研究

 针对一些算法过早的确定搜索方向,容易陷入局部最优点缺失搜索准确度的情况,提出一种新的基于搜索方向预测的运动估计算法.实验结果表明,与单一搜索图形相比,该算法具有更高的搜索精度和搜索速度.帧内预测技术作为影响帧编码效率的关键,一直被广泛研究,为此,本文提出了一种快速的帧内预测算法,对宏块划分提出了新的"模板"宏块对比算法思想,并在已有的抽样算法和搜索窗算法的基础上,提出了改进方法.实验结果证明,算法在不降低图像质量的基础上,编码速度平均提高80%.     

一种新的H.264/AVC帧内编码快速算法

针对H.264/AVC帧内编码算法采用率失真优化(RDO)算法提升编码性能导致运算复杂度增加这一问题,提出了一种新的帧内编码快速算法。该算法采用待预测块的纹理方向误差值判断待编码块的纹理特征,结合相邻块的预测模式相关性减少须遍历预测模式的数量,并结合全零块检测的提前终止判定准则加快编码速度。实验结果表明,与标准算法相比,该算法在保证输出码率和图像质量基本不变的情况下能够将帧内编码时间减少约67.2%,显著提高了H.264的帧内编码效率。     

H.264的帧间宏块模式选择算法

H.264中定义了7种不同大小的帧间宏块模式,为了提高编码效率,编码时对每一种宏块模式都进行运动搜索,并利用率失真优化(RDO)分别计算编码代价,选择编码代价最小的模式作为帧间编码模式,但是计算量非常大,导致运动估计速度缓慢,很难实现实时编码。本文提出一种选择宏块模式的快速算法,通过宏块模式编码代价的比较,提前确定宏块模式,从而逐步减少不必要的宏块搜索和RDO计算。实验结果表明,此方法与全宏块模式搜索相比较,图像质量和码流只有少量变化,而编码速度有显著提高。     

针对硬件实现的整像素运动预测快速算法

一般基于预测的算法采用块匹配算法来消除相继帧简单冗余.通常,基于块的运动估计快速搜索算法采用的是减少搜索点的快速算法,文中介绍了一种适用于窄带低码率活动图像的帧间预测编码方法.根据H.264标准中的算法和编码方案,提出了一种帧间预测的硬件实现架构.运动预测完全针对亮度分量,采用基于中心预测和中途截止的快速搜索,给出了搜索窗结构.最后对其编码效果进行了分析.     

H.264的帧间宏块模式选择算法

H.264中定义了7种不同大小的帧间宏块模式，为了提高编码效率，编码时对每一种宏块模式都进行运动搜索，并利用率失真优化（RDO）分别计算编码代价，选择编码代价最小的模式作为帧间编码模式，但是计算量非常大，导致运动估计速度缓慢，很难实现实时编码。本文提出一种选择宏块模式的快速算法，通过宏块模式编码代价的比较，提前确定宏块模式，从而逐步减少不必要的宏块搜索和RDO计算。实验结果表明，此方法与全宏块模式搜索相比较，图像质量和码流只有少量变化，而编码速度显著提高。     

一种基于贝叶斯决策的自适应运动估计算法

为了提高视频编码运动估计中运动矢量预测的速度和准确性,提出一种基于贝叶斯决策的视频自适应运动估计算法.该算法充分利用贝叶斯理论、运动矢量的空间一致性和己编码帧对当前帧的影响,根据视频中前一帧和当前帧的已搜索宏块的运动信息,以目标宏块周围3个宏块的运动矢量与目标宏块的运动矢量空间距离最小为原则,利用贝叶斯决策来得到目标宏块运动矢量的预测值.实验表明,该方法在图像重建质量基本不变的情况下,比DS,ARPS和ARPS-3具有更快的搜索速度.     

基于区域最大概率准则的帧内预测模式编码算法

,H.264标准中亮度分量的9种帧内预测模式的序号是预先设定的,这对于具体的视频序列并不是最优的.为了进一步提高帧内编码的效率,通过对帧内预测编码算法的深入研究,利用相邻宏块间的纹理相关性和预测模式的方向性,提出一种新的帧内预测模式编码算法.通过在和当前编码块纹理相关性最大的区域中动态的统计出各个预测模式的使用概率,然后根据预测模式使用概率的大小来计算当前块的最可能编码模式.实验结果表明:与H.264参考模型JM86相比,该算法可以显著提高当前图像块的最优预测模式和最可能预测模式的匹配概率,使预测模式信息编码所需要的比特数平均减少5%～7%,从而降低了编码后的码率,而峰值信噪比(PSNR)基本保持不变.     

基于梯度方向算子的H.264帧内模式选择算法

提出梯度方向算子的概念,基于该算子提出了一种H.264帧内模式快速选择算法。本文首先应用梯度方向算子计算编码宏块中各4×4亮度子块的纹理特征和灰度起伏特征,根据这两种特征参量削减4×4帧内候选预测模式。通过统计宏块中各子块的4×4候选预测模式信息,结合梯度方向强度门限判别法削减宏块的16×16候选预测模式,通过率失真优化算法计算得到最优亮度预测模式。进一步根据亮度宏块和色度宏块的对应关系,在亮度候选预测模式的基础上对色度宏块候选预测模式进行削减,最后计算得到最优色度预测模式。该算法削减了50%以上的帧内预测模式,减少了帧内预测模式选择的运算量,实验表明,该算法能够在峰值信噪比和码流比特率变化轻微的前提下减少50%以上的运算量。      

基于相对运动和纹理走向的快速帧间选择算法

针对H.264基于率失真优化算法的模式选择的高复杂度,提出了一种快速帧间预测算法:利用下层模式相对上层模式的运动矢量误差和宏块纹理方向来确定帧间模式的块是否要细分以及如何划分。这种帧间快速算法降低了50%以上的时间复杂度,而视频质量没有明显的下降,码率的增长也微乎其微。     

H.264快速帧间编码模式选择算法

本文提出了一种用于H.264编码的快速帧间编码模式选择算法。首先对低分辨率缩略图进行编码和R-D优化,选出该分辨率下帧间编码宏块中每个8x8块使用的最优帧间编码模式,然后将该模式映射为原始分辨率图像中对应16x16宏块的候选帧间编码模式子集,最后用通常的R-D优化方式从中选出原始分辨率下的最优模式。这种算法有效地减少了原图像编码过程中待测编码模式的数量,从而提高了编码速度。测试表明,此算法能够使编码速度提高将近一倍,同时码率增加不超过3%,PSNR下降不超过0.2dB。     

A multilevel successive elimination algorithm for block matchingmotion estimation

An efficient algorithm is proposed to reduce the computation cost of block matching algorithms for motion estimation in video coding. Based on a new insight in block matching algorithms, we extend the successive elimination algorithm to a multilevel case. By using the sum norms of the blocks and the subblocks, tighter and tighter decision boundaries can be obtained for eliminating the search positions. The efficiency of the proposed algorithm combined with the full search algorithm and several fast search algorithms is verified by simulation results.     

基于宏块相关性的帧间预测模式选择策略

视频编码中,相邻帧之间的景物存在一定相关性,因此各宏块帧间预测模式存在一定相关性。在AVS标准中,帧间预测模式选择是单纯地从代价值大小的角度进行判断,忽略了当前帧与参考帧之间的相关性以及人眼视觉的感官性。为使宏块的预测模式更加合理、更能反映主观质量,提出了基于宏块相关性的帧间预测模式选择策略。在大量实验基础上得出阈值κ来调节率失真代价值与宏块相关性间的平衡关系。综合考虑代价值与阈值κ得出当前块的帧间预测模式。实验结果表明:该算法不仅能提高信噪比PSNR与结构相似度SSIM,而且能使码率略微降低。     

一种基于K-均值聚类优化的快速分形图像压缩算法

提出了一种基于K-均值聚类的快速分形图像压缩算法,对搜索窗中的父块和子块,根据其方差的不同,用K-均值聚类方法分别对子块和父块进行聚类,子块只对同一类中的父块进行匹配,从而大大缩短了编码时间。实验结果表明,与经典分形压缩算法相比,本文算法编码速度可提高5倍;同基于方差的快速分形压缩算法相比,本文算法也有明显的优势。     

Adaptive block matching algorithm for video compression

A simple adaptive block matching algorithm for video coding is presented. In the proposed algorithm, a matching criterion called bit-plane matching is proposed to sort out a number of blocks with unlikely directive information to the test block from the search window. An adaptive searching method is developed to further improve the computational effectiveness of the system. In this searching method the search origin, search range and pixel subsampling ratio can be adjusted according to the motion content of the block. Simulation results show that the proposed algorithm achieves MSE performance to the full-search and about 92-95% savings in computation     

一种运动估计的快速预测搜索算法

本文提出了一种运动估计的快速预测搜索算法(PSA)。该算法首先用当前块的三个邻近块运动矢量的线性加权来得到预测矢量,然后以预测点为起始点,采用33的搜索窗进行搜索步长为1的移动窗搜索,直到搜索到达搜索域的边界或搜索的局部最小点位于搜索窗的中心时停止。该算法由于利用了序列图象的实际运动矢量与预测矢量之间距离的空间分布特性一中心偏置分布特性和时间上的相关特性,并采用了中止判决准则,可以明显地减少搜索次数。仿真表明这种算法减少了搜索范围和搜索次数,提高了搜索效率,降低了运动估计的计算复杂性。本文还详细地给出了PSA算法与其它常用快速算法的比较结果。     

一种改进的快速块匹配运动估计算法

为了提高运动向量估计算法的速度和精度,提出了一种改进的快速块匹配运动估计算法:依据之前宏块的运动向量,估计当前宏块各可能的运动向量对应的概率值,组成和搜索窗口同样大小的概率矩阵,并根据概率大小限制搜索的次数。仿真结果表明:与标准菱形搜索法相比,在精度略有提高的同时,有效的提高了搜索效率。     

周视红外成像搜索系统中的实时目标检测方法

在周视红外成像的预警搜索系统中,大视场下红外图像的背景成分十分复杂;与此同时,高分辨成像使得图像数据量也急剧增加。针对周视成像系统中红外图像的特点,提出了一种基于分块图像加权熵值矩阵的快速目标提取算法:首先根据大视场下红外图像的空间分布特性,对原始图像建立子图像块矩阵;然后提出一种加权熵的特征判别函数,建立子图像块的加权熵值矩阵;最后分析了基于加权熵矩阵自适应阈值选取方法,对背景进行分类并快速提取目标兴趣区。实测数据结果表明:该算法流程是一种适合大视场条件下的有效目标检测算法,且具备良好的工程应用性。     

基于Kalman预测的自适应De-interlace算法

本文提出一种基于Kalman预测的自适应De-interlace算法.它包括运动块检测、自适应的运动估计以及对运动块的运动补偿和对静止块的场复制等模块.其中,运动块检测用了连续的4场图像,能够更精确地实现运动检测;对检测到的运动块用Kalman滤波进行自适应地运动估计,并根据估计到的运动矢量进行运动补偿;对静止块,用场复制法进行De-interlace处理.该算法在de-interlace性能接近全搜索算法的前提下,运算量降低了三个数量级.     

自适应简单菱形六边形运动估计搜索算法

针对H.264的特点,提出一种快速块匹配搜索算法.该算法充分利用宏块编码模式间的关联特性和运动矢量的统计特征来降低块匹配搜索复杂度。仿真结果表明,该算法在不改变重建图像质量的条件下,大幅度减少了搜索点数,提高了搜索效率,而且避免了DS算法可能陷入局部最佳点的弊端。     

一种基于缩减伴随式集的QC-LDPC码级联译码算法

该文在研究缩减伴随式集译码(RLSD)算法和规则QC-LDPC码字结构的基础上,提出了一种新的针对中短QC-LDPC码的BP-RLSD级联译码算法。BP算法译码失败时的软输出对数信息,作为RLSD算法的输入。根据QC-LDPC码所具有的循环置换结构,给出一种根据伴随式的重量来确定候选错误模式搜索空间的算法,同时给出一种查表方法快速搜索出部分错误位置。结合接收序列的低可信度集合(LRIPs),可以实现最大似然(ML)码字的快速搜索。这些方法可以大幅减少计算时间。仿真显示该文提出的算法是有效的。与BP算法的级联译码,可以在计算复杂度和性能之间进行较好的折衷。