H.264视频编码新标准及性能分析

重点介绍了视频编码新标准H.264/MPEG4-10AVC的关键技术,并用该标准与H.262,H.263,MPEG-4等标准在性能上进行了分析比较。

H.264帧内预测算法的优化及应用

现存的视频压缩方法,大多为提高视频的压缩效果和减少压缩时间,而采用电路复杂并且造价高昂硬件电路.针对该情况,文章根据帧内预测算法的准确性与高效性,采用H.264帧内预测算法并对其进行优化,在此基础上设计硬件电路,后结合JPEG图像压缩算法对视频进一步压缩,从而达到简化硬件电路、缩短编码时间、提高数据的传输速率与可靠性的目的.测试表明,研究能够达到上述目的且具有相对成本低廉的市场优势,在无线视频监控领域上具有较好的发展前景.

H.264/AVC压缩域鲁棒视频水印

针对现有H.264/AVC压缩域开环水印方法存在误差漂移及鲁棒性差的问题,分析了该类水印算法的特点及误差漂移机制,提出了一种无误差漂移的鲁棒视频水印算法。首先,基于视频重建过程,分析了开环回路水印方法的误差漂移机制,得到由水印信息造成的独立重建误差。然后,采用误差间的线性组合得到4个可以避免误差漂移的水印模板。最后,通过调制残差系数与相应水印模板之间的正负相关性,将水印嵌入在非零系数多的4×4子块上,而不像以往算法将水印直接添加在残差系数上。实验结果表明:所提算法造成的平均结构相似度下降在0.005以内;码率的增长在1.00%左右;对重量化转码、加性高斯白噪声、亮度调节等常见水印攻击,误码率均在0.15以下。得到的结果满足视频水印算法对透明性,码率稳定性,鲁棒性的要求。

基于变步长分组的H.264系数码表优化

H.264标准采用内容自适应变长编码CAVLC,针对不同的编码系数采用多组码表分别进行编码,在提高熵编码效率的同时,结构各异的码表使解码算法的复杂度过高。本文通过分析码表的结构特点和码字查找的统计规律,提出了一种基于变步长分组的系数码表优化方法,将遍历二叉树的全搜索过程简化为分级逐层查找。实验结果表明,本文给出的快速CAVLC解码算法与原有解码算法相比,可以提高解码速度达3倍以上,且编码码率越高,算法的优化性能越好。

H.264 JM模型中运动估计算法及改进方案

JM模型是JVT(joint video team)发布的H.264标准测试模型,对算法学习和研究有着重要的意义。根据JM测试模型的参数设定,其中的运动估计算法有3种可选模式。本文结合JM10.2的源代码对UMHexagonS算法进行了分析,并对该算法进行改进,能够在保证视频序列各分量信噪比的情况下缩短运动估计的耗时。本文利用UMHexagonS算法的准确预测以及运动估计代价的相关性来设置阈值达到提前结束搜索的目的。在JM10.2的测试模型上进行了算法验证。实验结果表明,利用块与块之间运动估计代价的相关性,在保证编码性能的同时,可以减少运动估计所需时间的10%以上。

基于H.264压缩域的实时运动对象分割算法

在压缩域内直接分割运动对象对于有实时要求的应用而言是十分必要的,H.264以其优越的压缩效率已经在许多应用中逐渐取代了MPEG-2/4,但有关在H.264压缩域内进行运动对象分割的研究还很少。为此提出了一种从H.264压缩域实时分割运动对象的算法,该算法首先对从H.264视频中提取出的原始运动矢量场进行时域和空域的归一化,接着通过对连续多帧的运动矢量场进行累积来增强显著的运动信息;然后对累积运动矢量场进行全局运动补偿,同时利用快速的统计区域生长算法按照运动相似性将其分割成多个区域;最后利用运动矢量场的方向角直方图来判断出属于运动对象的分割区域,以组成运动对象。通过对多个MPEG-4测试序列的实验结果表明,该方法不仅能够从H.264压缩域中实时地分割出运动对象,且具有良好的分割质量。

基于H.264的远程视频监控系统的设计与实现

采用高性能的H.264视频编码标准,设计开发了一套远程视频监控系统,实现了视音频实时编码同步,及1～24路视频图像的压缩、显示、存储、回放、网络监控等功能。并对该系统进行了分析和测试。

H.264/AVC视频编码器在DM642平台上的实现与优化

文章介绍了H.264视频压缩标准的原理和DM642数字信号处理器的结构,并在该平台上实现了H.264视频编码器。对H.264标准中的几个主要模块进行了理论分析,并结合该数字信号处理器的特点对程序进行了优化,有效降低了整个编码器的运行时间。实验结果表明文章实现的视频编码器在性能和效率方面都达到了良好的效果。

H.264/AVC快速帧内预测模式选择算法

基于像素块的纹理特性,相邻块预测模式的相关性提出了一种H.264/AVC快速帧内预测算法,该算法将4×4亮度块的候选模式从9种降低到1～4种。实验结果表明,与H.264编解码器JM8.6相比,I帧编码时间降低50%～60%,而PSNR和输出码率基本保持不变。

H.264中快速运动估计算法的一种改进方案

UMHexagonS是视频编码标准H.264的一种快速整像素运动估计算法,该算法较之全搜索算法在性能上有很大提高,但仍存在运算量大、复杂度高、耗时等问题。利用提前中止思想,在螺旋搜索和多层次大六边形搜索阶段增加提前中止条件,加速算法中止,然后用特殊的改进模板搜索法替换螺旋搜索策略,快速匹配最佳点。在JM10.2测试模型上进行了算法验证,实验结果表明,改进算法在保证编码性能的同时,可以有效地减少5%～15%的运动估计时间。

基于双DSP的实时高清H.264视频编码器实现

针对H.264标准的高清视频编码在实现时对硬件有较高要求,提出了一种使用双DSP处理的方案。针对双DSP执行时的并行性、协调性及通信的问题进行了详细讨论,提出了相应的解决方法。DSP芯片选用TI的TMS320C6455,双DSP间的数据通信采用串行RapidIO(SRIO)接口。实验结果表明,该方案对高清720p的处理时间在40ms以内,满足了对高清视频的实时处理要求。

基于H.264编码算法的高速CCD视频压缩系统设计

设计了一种基于H.264视频编码算法的压缩系统。为了使压缩算法高效快速的运行,使用了DSP/BIOS资源来管理软硬件工作。为了高速交互数据,采用了EDMA高速搬运数据策略,进而保证了数据实时传输的需要。实验结果表明,该压缩系统可以稳定正常地工作,具有良好压缩性能,在压缩比40∶1～10∶1范围内,平均信噪比高于35 dB,满足了航空CCD相机应用的需求。

一种快速的H.264/AVC帧内预测模式选择算法

H.264/AVC采用RDO技术选择帧内和帧间预测模式以进一步提高编码的效率,取得显著效果,但同时大幅度增加了预测的复杂度。该文提出一种RDO模式下的快速Intra_4x4模式选择算法,该算法根据SATD特征以及相邻块的预测模式之间的相关性,可以预先排除约50%可能性小的Intra_4x4模式,避免了不必要的代价(RD_Cost)计算,从而大幅度降低帧内预测的复杂度,同时基本保持了H.264/AVC的编码性能。

一种快速的H.264帧间模式选择算法

提出了一种新的快速帧间模式选择方法,该方法利用模式预截断和精确的大小模式判决等算法,快速地选出最优的模式.实验表明,该算法比全搜索算法和快速多块运动估计算法(FMBME)分别节省了80%和45%的运算量,而峰值信噪比(PSNR)和比特率性能几乎无下降.在对运动较小的序列编码时,该算法比大小模式分离算法节省了75%的运算量,同时PSNR提高了0.06 dB,比特率节省了3.7%.

一种快速实现H.264运动估计的方法

本文提出一种快速实现H.264运动估计的算法。该算法利用视频图像中存在大量空/时域冗余这一特点,在运动估计过程中引入预判空间相关性和时域稳定性的方法,节省了大量不必要的计算步骤。试验结果表明,该算法运动估计时间仅为JM84的30.3%,峰值信噪比(PSNR)仅降低1.1%,码率平均增加3.95%。

利用变换域信息快速实现H.264帧内预测编码的新算法

新的视频编码标准H.264中采用了帧内预测技术,能够极大地减少空间冗余性,从而进一步提高了对帧内宏块编码的效率,但同时也增大了帧内编码的计算时间。为了减少帧内编码时间和编码延迟,该文提出了一种能够快速实现帧内预测编码的新算法。该文算法先利用变换域的信息得到图像纹理的方向,只在最可能的几个模式中进行模式选择,从而降低了运算量。对不同的视频序列测试的结果表明,使用本算法后帧内编码时间可以减少70%左右,同时保持相近的图像压缩质量和码率水平。对于一些实时性要求苛刻的视频压缩应用,采用该文的快速算法会比较有效。

基于H.264/AVC整数变换的全零块检测方法

在低比特率视频压缩编码中,全零块的检测是一种常用的技术,用来减少编码器的计算复杂性。该文提出了一种基于H.264/AVC整数变换的全零块检测方法,并在仿真实验中取得较好的效果。

一种基于预测模式的H.264/AVC视频信息隐藏改进算法

提出了一种基于帧内预测模式调制的H.264/AVC视频信息改进隐藏算法。选择参考像素亮度值接近的帧内4×4块,通过对预测模式值进行调制以实现隐秘信息的嵌入,而预测模式调制过程是将最优预测模式变为满足嵌入条件的具有率失真开销最小的预测模式,以尽量减小预测模式的改变对视频客观质量的影响。信息的提取过程不需要原始载体视频,也不需要完全解码,只需对视频流中的预测模式进行解码即可。实验结果表明,该算法能很好地保持视频的感知质量,并且对视频流的比特率影响很小。

基于视频压缩标准H.264的视频加密算法

提出一种混沌的视频加密算法,该算法利用混沌函数产生加密序列,根据视频压缩标准H.264的原理和特点,先对离散余弦进行变换,并将量化后的矩阵块作空间置乱和数值扩散,再对熵编码后的二进制序列进一步加密处理,解决了视频信息传输的加密问题.并在H.264参考软件JM12.4上实现了混沌的视频加密算法.