基于H.264运动估计算法的研究与优化

在相同的重建图像质量下,H.264比H.263节约50%左右的码率.但是H.264获得优越性能的代价是计算复杂度增加.运动估计是视频压缩中的关键技术,占视频编码计算总量的50%以上.然而一般的运动估计算法在获得较高准确度的同时,常常伴随着较大的计算量,所以,本文的算法就是在清华大学推出的经典运动估计算法UMHexagons的基础上进行的改进,使其在图像准确性与计算复杂度之间达到较好的平衡.     

基于CUDA的H.264/AVC视频编码的设计与实现

为了提高编码速率,将视频编码中计算量较大的运动估计和离散余弦变换(DCT)系数计算移植到图像处理器(GPU)上处理.根据H.264/AVC的编码要求和处理器的并行结构,提出了一种并行处理方法,并利用统一计算设备架构(CUDA)的计算平台,实现了H.264/AVC中的运动估计和DCT变换系数的计算.实验表明:在GPU上采用并行计算方法可较大程度地提高视频编码速度.     

基于SSE技术的H.264运动估计的并行处理

H.264标准是ITU-T视频编码专家组(VCEG)和ISO/IECMPEG委员会正在制定的用于视频通信的新一代视频编码标准。运动估计是H.264最关键技术,占计算量的主要部分,因而成为视频压缩处理的瓶颈,因此必须研究运动估计的并行处理算法。通过介绍SSE技术的特点、数据结构和内联函数,在此基础上用SSE技术实现了运动估计并行算法。     

面向H.264的快速运动估计算法

最新的H.264视频编码标准的性能比先前的相关标准有很大的提高.但增加了编码器的复杂度.尤其是使用穷举搜索算法的时候,运动估计和模式判定占用相当多的编码时间,从而降低了编码器的速度.该文提出了一种面向 H.264 的快速整像素运动估计算法-UCMRGS算法.该算法使用多分辨率网格搜索策略,结合运动矢量预测和非对称交叉搜索,有效地降低了运动估计的计算量,同时保证非常好的视频质量.实验结果表明,该文提出的快速运动估计算法,可以大大提高MPEG-4 AVC/H.264编码器的运行速度,相比穷举运动搜索算法视频质量没有下降.     

一种适用无线视频通讯低复杂度H.264 VBSME VLSI结构(英文)

针对无线视频通讯H.264编码器关键技术VBSME VLSI实现,提出了一种低复杂度结构,该结构由宏块输入缓存器,17×16蛇形扫描寄存器阵列,8×8PE阵列,4×4SAD加法树和四步可变块运动矢量生成器组成。在有效保持所有的H.264宏块特性的基础上,相对于宏块级的VBSME结构,通过采用新提出的四步可变块运动矢量生成器和双时钟频率调谐技术,主要的数据通道宽度缩减到25%,硬件代价缩减到37%,关键路径延时由9.8ns减少到8.2ns,功耗约降低了50.3%。     

一种适用无线视频通讯低复杂度H.264 VBSME VLSI结构

针对无线视频通讯H.264编码器关键技术VBSME VLSI实现,提出了一种低复杂度结构,该结构由宏块输入缓存器,17×16 蛇形扫描寄存器阵列, 8×8 PE阵列,4×4 SAD加法树和四步可变块运动矢量生成器组成。在有效保持所有的H.264宏块特性的基础上,相对于宏块级的VBSME结构,通过采用新提出的四步可变块运动矢量生成器和双时钟频率调谐技术,主要的数据通道宽度缩减到25%, 硬件代价缩减到37％,关键路径延时由9.8?ns减少到8.2?ns,功耗约降低了50.3％。     

AVS视频编码中运动估计算法的改进

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。     

一种H.264的帧间宏块模式选择算法

H.264视频编码标准采用多种块模式运动估计,可以有效减少块匹配预测误差;但随着模式选择的增多,算法计算量成倍增加。对H.264的帧间宏块编码模式的选择进行了统计分析,在此基础上,提出了一种根据前一帧搜索结果判断小块模式搜索中途停止(Halfway-Stop)算法。实验表明,本算法能在获得与全搜索算法相当的图像质量、信噪比和比特率的情况下,大大降低多种块模式运动估计算法的复杂度。     

三维和二维平移运动估计算法分析研究

运动估计和补偿预测编码是视频编码标准中的一项关键技术,其核心问题在于如何利用当前帧和参考帧来估算运动矢量.文章结合H.264/AVC视频编码标准的新特征,对传统运动估计和运动补偿算法和三维平移运动估计和算法进行了分析.通过计算复杂性的分析,认为在视频预测编码中,可以根据视频编码要求,采用二维运动估计或三维平移运动估计,提高压缩编码性能.     

基于H.264/AVC的一种快速运动估计算法

H.264/AVC编码采用可变块尺寸运动估计,具有更好的压缩性能,但计算复杂度急剧增加,限制了其应用范围。笔者将MVFAST算法思想引入H.264/AVC,利用相邻块的相关性和模式应用概率,加快分割模式选择速度,并选定初始运动矢量,根据其运动类型选用不同的搜索模板进行块匹配,大大减少了运动估计的运算量。实验结果表明,在不影响图像质量和输出码率的前提下,该算法显著减少了运动估计时间,有效提高了编码速度。     

基于编码比特数和EPZS的快速运动估计方法

H.264视频编码采用快速帧间模式判决和运动估计算法,显著提高了编码效率,利用多分辨率运动估计方法和率失真模型结合编码比特数来加快搜索过程,可以减少编码时间和计算量。实验表明,在视频质量不下降的同时,在EPZS算法基础上显示了更好的性能。     

Research on variable block size motion estimation algorithm for airborne image

A fast motion estimation algorithm for variable block-size using the ＂line scan and block merge procedure＂ is proposed for airborne image compression modules.Full hardware implementation via FPGA is discussed in detail.The proposed pipelined architecture based on the line scan algorithm is capable of calculating the required 41 motion vectors of various size blocks supported by H.264 within a 16 × 16 block in parallel.An adaptive rate distortion cost function is used for various size block decision.The motion vectors of adjacent small blocks are merged to predict the motion vectors of larger blocks for reducing computation.Experimental results show that our proposed method has lower computational complexity than full search algorithm with slight quality decrease and little bit rate increase.Due to the high real-time processing speed it can be easily realized in hardware.     

基于CUDA的运动估计算法研究

运动估计是H.264视频编码器中复杂度最高、耗时最长的模块.本文介绍了运动估计的基本原理以及全搜索算法FS(Full Search)和钻石搜索法DS(Diamond Search)等经典的运动估计算法,并引入了基于CUDA的运动估计算法:全域消除GEA算法和基于CUDA的并行FS算法,有效地提高了H.264视频编解码速度.     

A novel dynamic frame rate control algorithm for H.264 low-bit-rate video coding

The goal of this paper is to improve human visual perceptual quality as well as coding efficiency of H. 264 video at low bit rate conditions by adaptively adjusting the number of skipped frames. The encoding frames are selected according to the motion activity of each frame and the motion accumulation of successive frames. The motion activity analysis is based on the statistics of motion vectors and with consider- ation of the characteristics of H. 264 coding standard. A prediction model of motion accumulation is pro- posed to reduce complex computation of motion estimation. The dynamic encoding frame rate control algorithm is applied to both the frame level and the GOB （Group of Macroblocks ） level. Simulation is done to compare the performance of JM76 with the proposed frame level scheme and GOB level scheme.     

H.263中预先判别全零系数的新方法

用Ｈ．２６３标准对低码率图象编码时,由于预测较准确,经过帧间预测后得到的运动补偿数据通常很小,对这种数据块再进行离散余弦变换和量化后往往成为全零块．为减少编码器的运算量,提出了一种预先判断全零系数块的新方法,它以运动估计所得各块的最小绝对误差和为判断准则,不需要附加别的运算．将本方法应用于Ｈ．２６３中,对ＭｉｓｓＡｍｅｒｉｃａｎ和Ｃｌａｉｒｅ图象序列进行实验,发现有４０％以上的块可以在做离散余弦变换和量化前被判别为全零系数块．该方法较大幅度地减少编码器的运算量,对于Ｈ．２６３软件实时实现非常有意义．这种方法可以随量化级的变化自适应地调整全零块的判断阈值．另外,因为该方法采用的判据为全零块的充分条件,所以它不会因为误判而影响解码后的图象质量．     

运动估计中双模板设计与自适应模板选取

通过编码标准测试序列,分析了运动估计算法中计算量的分配和不同模板的性能,为兼顾速度和准确度,选择了双模板策略,并进一步给出了自适应的模板选取方法.实验结果数据表明,小模板可以提高运动估计算法的效率,大模板可以保证搜索的准确度.该自适应双模板搜索算法能够以151倍于快速全搜索算法的速度,实现与其近似的峰值信噪比、码率性能.     

H.264/AVC编码器中运动估计的低代价VLSI实现

通过对运动估计算法进行优化, 提出一种应用新型存储结构的流水线实现结构。通过采用合适的搜索策略、高效的率失真优化代价计算和插值部件、创新的存储结构及优化的数据流调度, 实现具有低硬件代价和存储访问的快速运动估计。该设计在SMIC 130 nm工艺下综合, 时钟频率可达到167 MHz, 消耗181.7 K逻辑门和13.8 KB存储, 相比同类设计具有更高的硬件效率。该设计集成在一个H.264/AVC编码器中进行FPGA原型验证和VLSI实现。 SMIC 65 nm工艺下, 整个芯片面积为1.74 mm×1.74 mm, 工作频率为350 MHz, 可以支持实时高清(1080P@60fps)编码。     

H.264视频编码的三步全搜索运动估计改进算法及性能仿真研究

随着H.264标准的确定,网络传送的阻塞、错码等问题已成为了网络视频传输的研究热点,与此同时FPGA强大的并行能力实现了巨大复杂的运算,使得全搜索运动估计成为了急待解决的问题。为了进一步优化H.264视频编码的实时性及改进视频压缩性能的好坏。设计了一种全搜索运动估计模块的算法,确定了峰值信噪比PSNR值来实现图像质量评定;完成了新的三部全搜索算法设计;通过Modelsim仿真验证完成存储单元功能模块、数据选择功能模块的设计。系统测试表明:波形仿真结构验证了整体结构的正确性;FPGA的结果进一步完成了运动矢量采集成功的验证。对固定块大小范围的运动估计、结构以及数据流的设计研究对于FPGA的进一步大批量应用具有一定的意义。