一种适合于H·264实时视频传输的新型加密方案

H.264是由ITU-T和ISO/IEC联合制定的最新视频编码标准,其安全加密技术正成为研究的热点.文章通过研究适合于H.264加密的侯选域,提出了一种加密与压缩相结合的新型视频加密方案,该方案包括崭新的CAVLC(基于上下文的自适应变长编码)与QTC(量化变换系数)加密同步,预测模式置乱和运动矢量置乱.理论分析和实验结果表明,此方案速度快,安全性高,传输误码鲁棒性较强,并对压缩比影响小.

基于H·264的复杂度可分级的DCT算法

改进了一种DCT快速算法,使之可用于降低H.264中整数4×4 DCT的复杂度.考虑到Laplacian模型不能准确地描述实际的H.264 DCT系数的分布,定义了3类简化块,并用统计分析的方法分别建立了这3类块的系数分布模型,进而提出了一种基于新模型的快速DCT算法.设计了简化块的蝶形算法,并分析、比较了所提出的2种快速DCT算法的复杂度.以后者为基础,设计了一种DCT复杂度可分级机制,以调节不同计算能力平台上的4×4DCT的复杂度.实验结果表明,该算法能够准确地按照设定目标控制DCT复杂度,且保证编码性能.

一种高效的H·264 CABAC解码器的VLSI结构

提出一种H.264/AVC中基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)解码器的硬件设计方法,在采用并行结构的基础上,给出了一种高效的VLSI实现方案.采用两级有限状态机结构控制宏块解码过程,并通过对残差系数存储器的定时清零解决了数据存储耗时的问题,大大降低了解码控制的复杂度,从而提高解码速度,达到每1至2个时钟解出1比特.仿真结果表明,该方案能满足H.264/AVCmain profile CIF 30fps实时解码的要求.

基于H·264/AVC的帧层码率控制算法

在研究和分析了H.264/AVC经典码率控制算法的基础上,提出了一种新的帧层码率控制算法。该算法充分利用各帧的复杂度以及目标缓冲区优化比特分配,同时采用了卡尔曼滤波器估计MAD的方法。与以往码率控制算法相比,该算法能更加合理地分配各帧的目标比特数,MAD预测也更加精确,从而提高了量化参数QP预测的准确性。实验结果表明,该算法能提高码率控制的精度,并使图像总体质量有一定程度的提高。

H·264解码在ADDSP-BF533上的实现和优化

首先介绍了H.264解码器结构和解码实现流程;然后重点阐述了H.264解码器在ADDSP-BF533上的实现和优化策略。实验结果表明,H.264解码器的实现方法和优化策略较为有效,能够满足DSP实时解码的需求。

基于H·264编码模式的快速判决算法

H.264在运动估计中引入了多种不同的编码模式,使得模式选择过程异常复杂。针对这一问题,本文提出了一个新概念——编码模式参考集,并给出了一种基于区域预测的编码模式参考集选择方法。该方法可以大大减少候选参考模式的数目,简化模式选择过程。并根据所选模式的特点给出了一种基于模式选择的自适应搜索策略。实验结果表明,本文提出的新算法在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。

H·264与MPEG-4压缩编码标准的分析与比较

H.264和MPEG-4是新一代的视频压缩编码标准。详细讨论了这两个标准的编码结构和编码特点,针对这两个标准在流媒体以及视频会议应用中的不同性能,选取标准测试序列进行测试,根据标准测试序列的实验结果,对这两个标准的编码性质进行了量化的比较,得出同一码率下,MPEG-4不如H.264的性能优良,但MPEG-4是实现基于内容的压缩编码,其良好的兼容性、可靠性和灵活性,也有其不可忽略的作用,两种编码的各自特点决定了他们的应用领域。

基于ZIG-ZAG交织的H·264/AVC容错编码算法

本文提出了一种基于ZIG-ZAG交织的灵活宏块排列算法ZFMO,按ZIG-ZAG扫描方式沿次对角线方向上交织排列宏块,从而在低位率下达到了编码效率和容错性能的最佳平衡点.实验结果表明,ZFMO在低丢包率的网络环境下比当前H.264/AVC的推荐算法具有更好的编码效率和容错性能.经过率失真优化后的ZFMO算法性能进一步提高.

H·264帧间模式选择快速算法

为了解决H·264采用的全宏块搜索模式带来的巨大运算量问题,本文提出了一种快速模式选择算法。通过对运动矢量差值的判定确定宏块分割模式,从而减少了运算量。实验结果表明,此算法与全宏块搜索模式相比,在图像质量和码率有少量变化的前提下,编码速度显著提高。此算法的提出对实现H·264实时编码有重要意义。

基于FPGA的H.264可变块运动估计算法的优化及实现

可变块运动估计算法(Variable Block Size Motion Estimation,VBSME)是H.264标准中重要的组成部分。它不仅计算量大,而且耗时长。为了减少运动估计时间和计算量,本文采用硬件实现的方式,并提出了一种利用绝对差值和(Sum of Absolute Differences,SAD)计算的树状结构进行数据重用的方案。该方案使得各单元间的数据流向明确,结构更简单。同时,本文还考虑到了帧间模式决策(Mode Decision,MD)和SAD计算可以并行计算的可行性,设计了相应的并行流水线结构。利用Xilinx xc7v585tffg1761-1开发板进行了仿真验证。结果表明,该方案可以一次性处理输入的256个像素数据,提高了实时性,并且达到了100%的数据利用率。此外,该方案支持最大分辨率为1920×1080,帧率为60帧/s,并具备低编码延时,满足了绝大多数场合的实时性要求。

基于申威SIMD指令的H.264编码优化

国产化申威处理器出现较晚,其在多媒体领域中的性能还不突出,同时通用处理器中的单指令流多数据流(SIMD)因能有效提升并行处理能力而受到处理器厂商的青睐。为提高国产化自主平台申威架构的多媒体处理能力,结合申威架构Core3B体系的SIMD指令系统,提出一种基于申威架构的SIMD指令集H.264编码优化方法。结合申威处理器的并行结构特点,利用申威适配的Perf、Top指令等系统性能分析工具,采集两种主流视频分辨率下与编码性能强相关的高频热点函数,详细分析其程序并行化可行性,采用手工嵌入申威SIMD和访存扩展等汇编指令进行细粒度优化。实验结果表明,该方法在申威架构下的H.264平均编码性能提升了约30%。相应工作成果已推送到申威社区,增强了基于申威处理器的国产计算机在桌面多媒体应用领域的工作体验。

基于威焱831平台的H.264视频解码优化

为提高威焱831平台的多媒体处理能力,解决H.264解码器解码效率低的问题,在提出SIMD指令级优化方法的同时,提出一种面向帧拷贝的优化方法。通过分析开源软件FFmpeg中H.264解码器的并行化特性,使用威焱平台性能分析工具解析影响视频解码性能的热点函数。采用手工嵌入SIMD汇编指令的方式对关键模块热点函数进行优化,通过FFmpeg源码编译过程链接汇编实现的内存操作函数memcpy提升内存拷贝速度。实验结果表明,威焱831平台视频解码的平均性能提高26%,推动了威焱831处理器在多媒体应用领域的发展。

H.264/AVC自适应视频水印算法

H.264/AVC视频数字水印在视频版权保护和信息隐藏等方面具有重要作用。目前,已有的水印研究,在水印嵌入过程中缺乏考虑视频画面复杂程度不断变化的问题,从而易导致两种后果:一是可能无法在画面复杂程度低的帧完整嵌入所需水印;二是无法充分利用画面复杂程度高的帧的冗余度。由此,分析在视频编码过程中与视频画面复杂程度相关的因素,提出一种根据视频画面复杂程度自适应嵌入水印的视频数字水印算法。在所提算法中,根据上一关键帧中符合嵌入条件的Intra_4×4子宏块的总个数预测获得当前关键帧的画面复杂度,并依据此复杂度自动调整每一水印比特重复嵌入的次数,从而达到自适应的目的。当由于预测失误而导致某一帧的水印嵌入失败,水印提取端则会舍弃该帧提取出的水印。提取端采用多数表决的机制提取水印。实验结果显示,该算法的水印具有良好的不可见性,且能保证码流的稳定性,优于近期相关文献的算法。算法对以重复嵌入水印比特为基础的研究具有启发意义。

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

基于纹理特征的H.264/AVC顽健视频水印算法

在分析现有视频水印算法的基础上,结合H.264压缩编码标准的特性,提出了一种新的基于纹理特征的视频顽健水印算法。算法先对当前帧4×4块进行整数离散余弦变换,判断其是否是纹理块,再采用能量差的方式自适应选择系数嵌入水印。实验结果表明,该算法对视频质量和码率的影响较小,并且能有效抵抗高斯噪声、低通滤波、重编码等常见的视频水印攻击。

基于3G和H.264技术的无线视频监控系统

针对网络视频监控设备的实际应用需求,融合视频压缩、嵌入式系统和无线通信等相关技术,设计实现了基于3G技术的H.264无线视频监控系统。该监控系统实现了视频数据的采集、压缩与网络传输以及编解码等功能。由于H.264标准中码率控制策略过于强调通用性而没有考虑无线网络的误码率高、抖动性大以及嵌入式终端的处理能力有限的因素,本系统在实现了H.264标准中码率控制策略的基础上进行了优化。实验表明,在码率没有明显增加的情况下,图像PSNR值有所提高,从而较好地实现了码率控制效果。

一种基于H.264/AVC的视频可逆脆弱水印算法

结合H.264压缩编码标准的特性,该文提出一种新的基于H.264/AVC的视频可逆脆弱水印算法。算法先计算当前宏块预测残差块量化的离散余弦变换(DCT)系数的哈希值生成认证码,再把认证码作为水印信息嵌入到下一个相邻宏块活性最大的4′4块的最后一个非零量化DCT系数中。在解码端,通过比较认证码和提取的水印信息进行视频数据完整性的认证。实验结果表明,该算法对视频质量和码率的影响较小,并且能对认证通过的视频数据进行还原和对认证失败的视频Ⅰ帧遭篡改区域进行有效的定位。

H．264／AVC码率控制优化算法

提出了一种新颖的编码特性预测机制,较为充分地利用了视频信源的时空相关性,改进了率失真建模的有效性;利用Lagrangian优化理论推导出两种率失真优化的位分配方案,并实现了相应的码率控制算法,即线性模型算法和二次模型算法.大量实验数据表明:线性模型算法和二次模型算法的编码效率基本上相同,而前者的码率控制能力稍优于后者;和H.264/AVC参考软件中所采用的JVTG012码率控制算法相比,两种新算法在获得更高编码效率的同时,能够更加准确地控制输出码率.

基于H.264视频编码的运动估计算法优化

运动估计是视频压缩中最重要的环节.H.264编码器由于采用了高精度运动矢量,计算量迅速增长,运动估计消耗整个编码时间80%左右.本文在分析UMHexagonS算法的基础上,分别对UMHexagonS算法中搜索窗口大小的选择、大六边形搜索和小六边形(小钻石)搜索模式三方面做了优化,在保持了原有图象质量的情况下有效的节省了运动估计时间.通过对各种测试序列的实验证明,优化后的算法与UMHexagonS算法相比,在重建图象质量和码率接近的情况下,运动估计时间平均节省了18.292%,降低了算法的复杂度,提高了编码器的实时性.

基于实时流媒体传输系统的H.264组包算法研究

有线和无线网络上的实时流媒体传输技术已成为研究热点而其中组包策略的选取是其中的一个关键问题。本文首先设计了一种基于RTP的H.264实时流媒体传输系统模型,在此基础上提出了适用于H.264实时视频流传输的RTP组包算法HMP。该算法针对H.264NAL视频流特点,在考虑到视频流关联性的同时加入了对重要信息的保护。实验结果证明,HMP算法在网络丢包率较大的情况下仍能获得良好视觉质量。