视频压缩标准H.264之多参考帧快速选择算法研究及实现

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2003年3月,联合视频工作组JVT(Joint video Team)正式提出了新一代视频压缩标准H.264/AVC,该标准支持从低带宽、高误码率的无线移动视频通信到高码率、低延迟的视频广播及在线流媒体等多种应用,因此,日益受到业界的关注。为了实现更高的编码效率,H.264/AVC标准采用了很多新的编码技术,如多参考帧预测、多尺寸编码块模式、1/4像素精度运动矢量、整数变换量化、去除方块效应的滤波器等。在保证相同解码图像质量下,H.264/AVC比MPEG-2和H.263的编码性能至少提高一倍以上。  与此同时,H.264/AVC编解码器的计算复杂度与其它视频压缩标准相比,高出了几倍其至十几倍,需要消耗大量的时间和系统资源。许多学者对H.264/AVC编码器进行了大量的研究和实验,旨在提高其编码性能。但是到目前为止,大多数研究都集中于对运动估计、模式选择等模块进行算法改写和优化,而本文所提出的算法则是针对多参考帧技术而提出的。  多参考帧技术是H.264/AVC中一项独特的技术,一直以来五个参考帧被默认为是最佳参考帧数,本文首先通过测试不同数目的参考帧对不同特征的标准序列编码效率的影响,得出不同特征的图像应选择不同数目的参考帧来进行预测,对于运动较快或纹理较细的图像应选择较多的参考帧,对于运动较慢或静止或纹理较粗的图像选择较少的参考帧即可,并指出5个参考帧不是最好的选择;接着根据测试的结论,提出了一种根据图像运动快慢和图像纹理粗细的程度来选择参考帧数的算法。若图像是静止的则只选择一个参考帧,若是运动的则再根据其纹理的粗细的程度来选择参考帧的数目。  文中实验所采用的H.264编码器原型是JVT所提供的JM8.6,实验结果表明,该算法能大大减少编码时间,同时对图像的质量和码率几乎没有影响。
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