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。

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H.264低比特率视频流的半脆弱盲水印算法实现

本文提出一种基于H·264低比特率视频流的半脆弱盲水印方法,通过在H·264特有的的帧内预测和运动向量预测中分别嵌入鲁棒水印和脆弱水印,达到版权保护和内容完整性认证的双重目的.通过在嵌入强度和预测模式选择的拉格朗日乘子中引入H·264量化因子,增强了水印对重量化编码的抵抗力,取得更好的率失真平衡,减小水印嵌入对视频流比特率的影响.该算法可以实现水印的快速嵌入提取,满足视频实时处理的要求,实验结果证明了该算法的有效性.

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。

基于H.264/AVC的视频信息隐藏算法

在H.264/AVC的帧内预测环节,调制H.264/AVC编码中I帧4×4亮度块的帧内预测模式实现信息隐藏.这种调制基于该模式与待隐藏比特之间的映射规则进行.宿主4×4块的具体位置由各块自身特点结合密钥所指定的嵌入位置模板确定.信息的提取过程不需要原始视频内容,也不需完全解码,而只要对码流中的帧内预测模式进行解码即可.

一种基于自相关法的H.264/AVC高效帧内预测算法

H.264/AVC是最新的视频压缩标准,具有极高的压缩率,但由于编码时间较长,无法达到实时应用的要求.本文提出了一种新的基于自相关法的高效帧内预测算法.该算法在进行帧内预测之前先对宏块预判,从两种预测模式中选择一种,从而减少了算法的复杂度.实验结果表明,本文提出的算法在码率只有少许增加的情况下,速度平均提高了26.9%,SNR值基本维持不变.

基于DSP的H.264关键模块技术的研究及实现

本文介绍了视频编码标准H.264的技术特点,研究了基于DM642关键模块的技术,在此基础上着重讨论了最耗时的整数变换、运动估计的实现算法。实验结果表明,对其进行并行汇编优化,可提高指令的并行度,达到提高程序执行效率的目的。

基于H.264无线视频传输系统的研究

由于无线信道易错、时变和带限的特点,给视频数据的无线传输带来了巨大的挑战。本文设计了一种带有反馈的无线信道视频传输系统,为了加强系统的抗误码性,重点研究了基于错误隐藏的联合信道率失真算法,对原有视频容错编码方法进行改进,并提出了一种基于丢包反馈的自适应数据分割选择模式,在低带宽高误码的无线信道环境下,提高了视频图像的质量。

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。

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。

基于RTP的H.264视频流实时打包传输的研究

随着无线宽带网络的快速发展,以及高效的视频压缩技术的应用,流媒体的实时高效传输成为亟待解决的问题。本文从视频传输系统模型入手,分析了最新视频编码标准H.264在算法上的层次结构特点以及音、视频实时传送协议RTP的高效性。并且随着适合H.264流的RTP载荷格式的提出,基于RTP的H.264流媒体无线传输渐渐地得到应用。本文成功实现了一种基于RTP的H.264传输算法,实验通过了TD330无线3G模块测试,并且获得良好的图像质量,实现了低时延、较小丢包率的打包算法。

基于相关性异常的H.264/AVC视频运动矢量隐写分析算法

视频隐写分析是信息隐藏领域一个重要的研究方面,如何在格式复杂的压缩码流中搜寻运动矢量(Motion Vector,MV)中所留下的隐藏痕迹并设计隐写分析方法成为当前的研究热点之一.视频中成像设备和拍摄对象都具有运动相似性,使得H.264视频中基于块的运动估计所生成的MV存在较强的邻域相关性,隐秘信息的嵌入将迫使MV相关性出现统计异常.本文提出了一种基于共生频率异常的MV相关性度量方法,并在此基础之上结合H.264中与MV有关的编码技术,设计了基于相关性异常的H.264视频MV隐写分析算法.在隐写分析检测和性能测试中表明,本文提出的方法能够针对H.264视频MV隐藏实现有效检测,具有检测率高、检测速度快的特点.

一种面向H.264/AVC的快速帧内预测选择算法

为提高I帧的编码效率,最新的视频压缩编码标准H.264/AVC,在空间域上从多个方向进行多种模式的帧内预测,并使用率失真优化算法选择最佳模式,算法复杂度很高.为此,提出了一种快速的帧内预测算法.针对亮度块的模式选择过程,提出了基于图像熵值和滑动窗口机制自适应地调整熵值阈值的方法对宏块模式进行预判;针对亮度模式中多个预测方向的选择,充分利用中间结果,预先排除一些可能性小的预测方向;在亮度块和色度块相结合的率失真统计中,改变算法结构,预先计算色度块最佳模式.实验结果表明,算法在不降低图像质量的基础上,编码速度平均提高76%,码率平均增加2.6%.