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H.264/AVC作为ITU-T VCEG(Video Coding Experts Group视频专家组)和ISO/IEC MPEG(Moving Picture Experts Group运动图像专家组)联合制定的最新视频编码标准,近年来已经在学术界和工程界得到深入研究,并开始引入实际应用领域。相比之前的视频标准,H.264在压缩率、图像质量、传输鲁棒性等方面都有着无可比拟的优势,但这些优越性能是以大幅度增加视频算法的复杂度为代价的,在标准推出的初期,很难应用到实际项目中。随着对视频算法研究的深入和巨大潜在市场的吸引,目前设计实时视频编码器已成为各大厂商和科研机构追求的目标。本文以H.264实时视频编码器的设计、移植和优化为主题,完成从建立MATLAB仿真模型到提出改进的快速编码算法,再到基于VC++和DM643平台完成H.264实时视频编码器设计、移植和优化。在运动估计部分,针对大多快速搜索算法易陷入局部极小值或引入错误的搜索方向,本文提出一种基于八边形网格的块匹配算法,使搜索速度提高42.4%;在帧内预测模块,本文采用Sobel算子预先检测图像纹理,并利用检测信息快速剔除多余的候选模式,使帧内预测速度提高61%;在帧间预测模块,本文采取利用CBP(Coded Block Pattern)和MVD(Move Vector Difference)信息和早期判决SKIP模式的策略对帧间预测模式进行预先分析和处理,使帧间预测模块速度提高了53%。基于实现H.264基本档次编码器的设计要求,本文在VC++坏境下完成H.264视频算法的裁剪、移植和优化,使H.264视频编码器的编码速度达到CIF 44fps。最后,本文在TI DM643平台上完成了H.264代码的算法级、系统级和指令级优化,将H.264视频编码器的编码性能达到CIF 20fps。在取得与原有图像质量相当的前提下,本文力求降低视频编码的复杂度并尽可能地提高H.264的编码速度。改进的H.264编码算法为设计H.264实时编码器提供了理论支持,基于VC++和TI DM643所做的设计、移植和优化也为实现H.264实时编码器提供了参考方案,对开发H.264产品具有一定的理论和实践意义。