基于DSP和FPGA的机载高清实时视频编码器设计

机载视频图像种类多样,要求编码器具备很高的处理能力和灵活性。设计一种基于DSP和FPGA的编码器,通过对H.264/AVC算法进行适当修改,实现DSP和FPGA并行流水处理。FPGA作为DSP的协处理器,完成子像素运动估计和帧内模式预测功能,大大降低了DSP的计算负载。经测试,设计的编码器可以实现1路高清视频(HDTV:1280×720,30帧/s)或者2路标清视频(SDTV:720×576,25帧/s)的实时编码。同时,FPGA还可以完成遥测数据与视频码流的融合打包传输,简化了机上遥测系统的设计。

一种基于FPGA的并行H.264/AVC编码器架构

为了提高视频在高性能压缩效率和实时编码方面的性能,提出一种新型的并行处理架构。采用现场可编程门阵列(FPGA)实现整个H.264编码系统设计,包括帧内和帧间预测、变换编码等全部编码过程。针对FPGA的低频工作特点采用高度流水线设计、双缓存机制以及多时域工作等优化处理模式,设计一种快速的宏块匹配预测架构,将图像分辨率设置成可调参数,在Xilinx公司的Virtex-6芯片上应用该硬件系统。测试结果证明,该IP系统在保持较好压缩性能的基础上720P的帧率可达每秒34帧。

Fast Inter Coding Mode Selection Algorithm for H.264

In order to reduce the encoding complexity of macroblock coding mode decision in H.264/AVC, a selective smaller block-size searching algorithm and a selective intra coding mode searching algorithm are proposed by using the high correlation among coding modes and in spatial and temporal domains of video sequence. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm can provide significant improvement in computational requirement, with negligible small picture quality degradation and slight bit rate increase.

H.264编码器设计与运动估计算法优化

运用DSP-FPGA技术设计实现了一个具有良好扩展性和灵活性的H.264视频编码器系统,该系统利用DSP则进行视频压缩编码,FPGA模块完成对视频采集系统以及数据I/O等所有周边功能的控制。针对以上硬件系统本文还提出了一种快速运动估计算法。该算法针对不同的图像特征采用自适应的搜索策略。实验表明,该算法在保证重建图像质量没有明显下降的前提下,编码速度有了显著提高。

基于H.264视频编码技术的研究

介绍和分析了H .2 6 4采用的新编码技术 ,诸如 1 /4和 1 /8像素精度运动估计 ,可变大小的图像分块 ,多参考帧 ,新的熵编码算法等 .新编码技术的采用使H .2 6 4的编码性能得到大幅提升 ;通过与H .2 6 3编码模型的实验性能对比测试 ,比较分析了H .2 6

H.264/AVC中基于全零块检测的运动估计快速算法

全零块检测是面向低比特率的视频编码器常用优化方法之一。特别是与运动估计相结合,可以有效的减少编码器的计算复杂性。本文根据H.264/AVC中整数变换的特点,给出了相应的全零块检测门限,提出了一种基于全零块检测的运动搜索提前中止准则。针对H.264/AVC多编码模式的特点,进一步将全零块检测用于H.264/AVC中多种编码模式的选择,有效的提高了运动估计的效率。利用这种方法,在有效减少编码器的计算复杂性,提高H.264/AVC软件编码器编码效率的同时,可以保持比特率和图像质量基本不变。

基于H.264的快速运动估计算法

运动估计在视频编码中有着举足轻重的地位,其性能的优劣在很大程度上影响着输出码流的质量。为了克服视频编码标准H.264中运动估计运算量大的困难,在深入研究H.264编码标准的基础上,利用视频图像序列的帧间统计特性,提出了一种改进的非对称十字型多层次六边形格点搜索算法来搜索最佳运动矢量。实验结果表明,该算法对于各种运动序列,在保持编码性能不受损失的同时,可以使得运动估计的运算复杂度大为降低。

H.264中搜索范围的自适应调整算法

为了降低编码的计算复杂度,提出一种H.264中搜索范围的自适应调整算法.首先利用时空相邻宏块的最佳搜索范围对当前宏块的搜索范围进行预测;然后根据相邻宏块的编码模式对预测的搜索范围进行修正;最后根据当前最佳大尺寸宏块模式与相邻宏块率失真代价的关系确定剩余小尺寸宏块模式的搜索范围.实验结果表明:该算法平均搜索点数节省了95.57%,而平均峰值信噪比PSNR损失仅为0.033 dB.

一种基于H.264/AVC的高效块匹配搜索算法

本文针对H.264,/AVC的编码特点,提出了一种利用时空域运动相关性的快速块匹配搜索算法.该算法充分利用了视频序列的运动程度与宏块编码模式间的关联特性以及运动矢量的统计特征,明显减少了运动估计的搜索复杂度.实验表明,本文方法的搜索速度分别比FS和DS算法平均提高了77.96％和32.19％;重建图像的PSNR比DS算法平均提高了0.06dB,更接近FS算法酌编码质量.

一种新的用于H.264/AVC的运动估计VLSI结构

提出了一种新的用于H.264/AVC的分数运动估计VLSI结构.首先改进分数运动估计算法的迭代顺序,将1/2像素精度和1/4像素精度的串行搜索改为同时进行,设计出一种空间上具有更高并行度的VLSI结构;另外该结构不需要输入和输出1/2插值数据,因此减少了存储带宽需求.该结构计算H.264/A VC中一个宏块1/4像素精度的41个运动向量需要1344个时钟周期.在0.18μm CMOS工艺下作了逻辑综合和仿真,结果表明时钟频率为147MHz时,面积为276k门,能够满足SDTV(1280×720)@30Hz的视频编码需要.相比现有结构,该结构降低了存储访问带宽需求,提高了数据吞吐率.

适用于H.264的快速模式选择算法

多模式运动估计使H.264比其他视频编码算法具有更高的编码效率,但同时也使计算复杂度明显提升。提出了一种新的适用于H.264的快速模式选择算法。此算法提前对块的细节程度和纹理方向进行分析,根据块细节程度缩小模式选择的范围,并根据块纹理方向对模式进行进一步筛选,从而大大提高了模式搜索速度,将性能损失控制在可以忽略的范围内。仿真及实验的结果证明了本算法的有效性。

一种基于H.264的可变块快速运动估计算法

H.264是最新的视频编码标准,它相对于以前的视频编码标准在编码效率上有了巨大的提高。高编码效率得益于采用了一系列新的编码技术,这也导致了较高的计算复杂度。H.264运用了可变块运动估计方法,这也是H.264编码过程中最耗时的模块。提出了一种基于H.264的可变块快速运动估计算法。该算法基于以下3种策略:静止块的预测、非静止块的预测搜索和合并过程中的自适应精细搜索。试验结果证明,该算法能够将计算复杂度降低到快速全搜索运动估计算法的3%,而PSNR和码率几乎与快速全搜索算法得到的结果相当。

用于H.264/AVC的D级数据重用整数运动估计VLSI结构

本文提出了一种用于H.264/AVC的D级数据重用整数运动估计VLSI结构.提出的结构是在一种固定块尺寸运动估计VLSI结构基础上,利用交叉网络实现变块尺寸的计算,使用多bank的存储器组织方式,使片上存储器的读写规则简单,易于处理不同搜索范围和不同尺寸的视频的运动估计.提出的运动估计结构用Verilog HDL描述,使用HJTC 0.18μm工艺,用Synopsys DC做了逻辑综合.相比现有结构,该结构由于增加片上存储器,因此数据重用率高,大大降低了存储带宽需求;另外数据吞吐率高,能够满足高性能视频编码需求.

几种快速运动搜索算法在H.264中的实现及分析

运动搜索是基于块的运动补偿的视频编码的核心技术。介绍了视频编码中几种快速运动搜索算法 ,并结合H .2 6 4的多参考帧预测、多种宏块类型划分和片结构的特点 ,对各算法进行了仿真实验并给出了各算法在H .2 6

一种面向H.264 KTA的快速分数运动估计方法

H.264 KTA(key technology area)在提供更高视频编码性能的同时,也大大地增加了视频编码的计算复杂度。其中,1/8像素运动补偿技术和分数点自适应插值滤波技术的采纳使分数点运动估计占用总体编码时间的比例越来越大。提出一种快速分数点运动估计算法。该算法利用分数点残差曲面的单峰特性和整分数运动向量的相关性,优化搜索模板和搜索的起始位置。根据在H.264KTA上的实验结果显示,新算法在大幅提高计算速度的同时,保持了与全分数点运动估计算法相当的率失真性能。

低复杂度的H.264帧间宏块编码模式选择算法

为了减少H.264/AVC帧间编码模式选择的计算复杂度,利用不同编码模式在实际视频序列中的利用率信息及空时域相邻块之间的相关性,提出了一个低复杂度的快速帧间编码模式选择算法。模拟结果表明,该算法在保持率失真性能的前提下可以大幅度减少模式选择的计算复杂度,有利于H.264的实时应用。

H.264中高效块匹配运动估计方法研究

为降低在视频编码标准H.264中运动估计的高计算复杂度问题,通过对H.264运动估计算法的深入研究,提出了一种利用时空域运动相关性的高效块匹配搜索算法。该算法充分利用视频序列的运动程度与宏块编码模式间的关联特性以及运动矢量的统计特征进行运动模式判定,实现了一种简单高效的块匹配方法,并且根据不同的运动模式动态改变搜索策略。实验结果表明,在保持PSNR方面性能不受损失的同时,减少了运动估计的搜索复杂度,降低了运算复杂度,提高了编码的实时性。

一种新的H.264多参考帧快速搜索算法

H.264/AVC是目前最新的视频编码国际标准。在H.264/AVC中,由于采用了多参考帧,运动估计部分的复杂度大大增加了。虽然JVT采用的快速运动估计(FME)提案能极大地提高搜索速度,但只是加快了一帧的搜索速度。本文在FME基础上提出了一种新的多参考帧快速搜索算法(FMRSA),它利用当前块周围的块信息来预测将要搜索的参考帧的范围,并在具体搜索过程中运用提前中断的方法加快整个搜索过程。实验证明本算法比标准快速搜索法搜索5个参考帧能在PSNR降低不超过0.05dB、码率增加不超过2.32%的情况下节省至少56.5%的时间。

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.

一种利用预测运动矢量改进的H.264快速运动估计算法

针对H.264标准推荐使用的快速运动估计算法——非对称十字型多层次六边形格点搜索(Unsymmetrical cross multi-hexagon grid search,UMHexagonS)算法搜索速度慢的问题,提出了一种改进算法。在起始搜索点的预测环节,建立预测矢量集,并根据预测矢量集的长度信息决定后续的搜索策略;在全局搜索环节,利用预测运动矢量之间的相关性适当跳过某些搜索步骤,并更换一些搜索模板;并且,根据整数变换和量化的特性检测全零系数块,提前终止运动估计过程。实验结果表明,在量化步长为28时,本文算法比UMHexagonS算法平均减少了34.80%的运动估计时间,同时编码性能基本不变。该算法在不同量化步长的条件下能够适应不同运动强度的视频序列,是一种适合H.264的速度快且性能好的快速运动估计算法。