H.264和AVS标准中帧间预测技术研究

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当今时代,人们对多媒体数据的需求正在不断增长,同时多媒体数据本身的内容也不断增大,如何压缩视频数据量成为多媒体技术发展的关键问题。因此,视频压缩技术成为一个重要的课题,而由此产生的各种视频压缩标准则为视频数据的传输和存储提供了解决方案。 H.264作为MPEG-4标准中的第10部分,具有非常高效的视频编解码效率,已成为国际上最流行的视频编码标准;中国自主知识产权的数字音视频编解码标准(AVS标准)也于2003年12月份和2005年3月份分别完成了音视频编码标准第二部分——视频(AVS1.0)和第七部分——移动视频(AVS-M),代表了当前视频编解码领域的最新水平。 本文在H.264标准和AVS标准的软件测试平台上,对帧间模式选取、运动插值技术和帧内预测技术进行了深入的研究。 首先,针对AVS-M标准中帧间模式选取过程计算量大的缺点,提出了一种快速帧间模式选取算法。利用最优帧间模式块的大小与视频运动剧烈程度之间的相关性,设定了多种模式搜索的提前结束条件,从而减少了帧间模式的搜索种类;并通过设定最优帧间模式与帧内预测模式比较的阈值,减少帧内预测模式的计算次数,进一步降低了帧间模式选取的计算复杂度。实验结果表明,本算法在保证了编码效率的前提下,帧间模式搜索过程的复杂度降低了40%左右;通过设定帧内预测阈值,帧内预测的计算量也得到了有效的降低。 其次,提出了两种新的四分之一像素插值技术。H.264标准中的四分之一像素插值使用简单的双线性插值系数,对不同运动特性的视频序列,其编码性能有很大差别,本文提出的3抽头非对称四分之一像素插值技术有效地解决了这个问题。同时,针对AVS-视频标准中的插值技术,文中提出了一种自适应四分之一像素插值算法,本算法的最大特点在是利用已经编码帧的运动信息和量化参数预先判断插值四分之一像素的滤波系数。通过实验结果可以看到,本文提出的两种四分之一像素插值技术有效地提高了编码效率;通过复杂度分析可知,本文提出的插值算法的复杂度与标准中的算法持平。 最后,本文提出了一种基于空间距离的帧内预测方案,本方案利用当前块中的像素与相邻块中的像素之间距离的关系设定水平、垂直预测模式距离因子和不同预测模式的滤波系数,充分利用了相邻像素与待预测像素之间的相关性关系,提高了编码效率。
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