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。

针对样品视频的H.264/SVC的快速运动估计算法

针对应用于电子显微镜等大型科学仪器样品图像远程实时传输的H.264/SVC,提出了一种基于自适应搜索范围的快速运动估计算法。根据宏块的空间和层间相关性,将基本层及增强层宏块分类,以宏块运动向量残差为基础,针对不同类型宏块,在水平和垂直方向上设计了自适应搜索范围算法。并针对匹配块搜索过程和帧间预测过程分别设计了提前退出算法。对不同仪器样品视频的测试表明,该算法与参考软件JSVM9.17的快速搜索算法相比,在PSNR和比特率保持相近的情况下,编码时间大约可节省52%～68%,搜索点数大约可降低81%～95%。

面向H.264/SVC空域-质量域可伸缩编码的码率分配算法

针对H.264/SVC空域-质量域可伸缩性,本文提出了一种基于模型的多层次码率优化分配算法.通过分析各编码层间的相关性,对空域和质量域视频层的码率和失真特性进行了建模.在此基础上,将H.264/SVC空域-质量域两维度码率分配问题描述为一个两阶段最优化问题进行求解.最后,代入提出的率失真模型,使用拉格朗日乘数法,求取该分配问题的最优数值解.大量实验结果可以看出新的率失真模型所提供的高效码率分配算法,大幅度提高了现有参考代码JSVM的性能.

针对样品视频的H.264空域SVC快速模式决策算法

在电子显微镜等大型科学仪器样品图像远程实时传输中，为了解决其网络适应性问题，采用IPPP结构的H．264空域SVC压缩样品视频。针对SVC模式决策的高计算复杂度问题，提出了一种快速模式决策算法。该算法精简了预测模式，并将其划分为不同的模式集，针对各模式集设计了自适应提前退出阈值及阈值比较策略，以尽快结束模式决策。对不同仪器样品视频的测试表明，该算法与参考算法相比，在PSNR和比特率保持相近的情况下，编码时间可减少73％-83％。

基于H.264SVC和OFDM的可分级视频传输方法

提出了一种基于H.264 SVC国际编码标准和OFDM传输体制的可分级视频传输方法。实验结果表明,与传统的对等保护方法相比,该方法在不同的无线衰落信道下能够得到更好的峰值信噪比(PSNR),同时也具有更好的主观显示效果。

一种H.264 SVC时域自适应差错掩盖改进算法

视频在易错信道中某一段码流的传输误差容易扩散到后续帧,导致视频质量大大降低。差错掩盖技术能够有效地隐藏出错的图像数据。H.264 SVC在保证高效的编码性能前提下支持完整的时域、空域和质量可分级特性,因此研究基于H.264 SVC的差错掩盖技术具有一定的理论意义和重要的实用价值。本文基于BLSKIP掩盖算法提出了一种改进算法,该算法根据视频基本层整帧丢失的情况,将改进的TD时域掩盖算法与BLSKIP算法相结合,动态地选择合适的差错掩盖处理,有效地提高了增强层的错误恢复能力。实验结果表明,与其他的SVC差错掩盖算法相比,本文的自适应差错掩盖算法无论在主观质量和客观质量方面都获得了改善。

基于H.264 SVC的可分级视频会议系统的实现

介绍了在网络异构和用户异构环境中部署网络视频会议系统的挑战,阐述了H.264SVC可分级视频编码技术优势,最后详细给出了面向异构环境的可分级网络视频会议系统的实现方法。

H.264 SVC面向MPEG-2基本层扩展研究

为了解决数字电视机顶盒播放标清和高清视频的兼容性及传输带宽浪费问题,结合现有数字电视编码标准和H.264SVC的基础,在考虑实际应用的情况下,本文对H.264 SVC面向MPEG-2基本层扩展进行研究,设计了标准间SVC并给出了标准间SVC详细的编解码器系统架构,同时对关键性问题进行了分析并提出了相应的解决方案,具有良好的可行性,标准间SVC的设计实现了跨标准的视频播放,提高了编码效率,为视频编码技术发展和数字电视高清化普及提供了理论基础。

MIMO系统中的H.264/SVC数据流抽取和重组算法

为了使H.264可分级视频编码(SVC)生成的数据流分割为多个子数据流,便于在多输入多输出(MIMO)无线网络的不同子信道上传输以提高视频传输速率,提出了一个SVC数据流抽取和重组算法。在发送端,该算法利用SVC数据流的分层结构,将其中的基本层和增强层抽取为多个子数据流,并保持基本层子数据流能够独立解码。在接收端,该算法将接收到的子数据流重组成可解码的SVC数据流。实验证明该算法能充分利用MIMO系统提供的高带宽,并具有较低的冗余度和较好的灵活性。

基于H.264/SVC的率失真优化算法的改进

在H.264/SVC中误差扩散对视频流质量的影响最大,为了减小误差扩散,对H.264/SVC的空域分层编码和时域分层编码的率失真优化进行了研究,将码率分配和时间级函数的设定与时域分层编码的率失真优化相结合,提出了一种改进算法。对一个序列在不同丢包率下进行测试仿真,测试仿真结果表明,改进后的算法在丢包率和QP相同的情况下,有效地控制了码率的增加,提高了全局的率失真性能。

基于H.264 SVC的IP网络视频传输系统的实现

可扩展视频编码已成为国际上视频技术研究的热点之一,联合视频组(JVT)也已标准化了H.264视频编码标准的扩展可扩展视频编码(H.264 SVC)。首先概述了H.264 SVC的基本编码框架,在此基础上,设计了一套基于H.264 SVC的IP网络视频传输系统。该系统实现了视频流在IP网络上的可靠传输,并且满足了不同用户对空间分辨率、帧率和视频质量的个性化需求等。

三网融合下H.264/SVC应用简析

形态不同、解码和显示能力不同、接入方式不同、网络环境不同的终端分享同一视频,要想使用户感觉和体验一致,需要采用自适应编码技术。文章分析H.264/SVC(可伸缩视频编解码)自适应编解码技术在三网融合视频业务中应用的必要性,探讨其在三屏互动和移动视频业务中的应用,讨论H.264/SVC的两项关键技术:视频转码技术和宽带检测技术,指出现有的终端数量庞大,很难升级改造使其支持H.264/SVC解码,因此必须逐步引入。

H.264 SVC在P2P视频系统中的应用

介绍了利用H.264 SVC可分级视频编码技术优势,有效地实现不同终端和网络用户的分级接入,确保不同网络和用户之间视频图像的流畅传输的实现方法。

基于H.264/SVC的数字水印方案设计

可伸缩视频技术以及数字水印技术是当前多媒体应用和版权保护研究中的一个热点。针对H.264SVC可伸缩视频压缩编码,提出基于DCT系数结合密钥控制的视频水印方案,加入密钥更提高了安全性。数字水印经过预处理嵌入DCT系数,基于HVS理论结合密钥选择合适的嵌入位置。水印在视频编码的同时完成嵌入,可盲检测,并利用SVC视频的空间上分辨率多层结构增大嵌入容量和鲁棒性。实验结果显示,在不可感知性和鲁棒性方面达到了不错的效果,能抵抗一些噪声和攻击。

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。

无线网络中基于H.264/SVC的RoI视频流传输

在无线网络中,由于无线终端的多样性和无线信道带宽多变、易受干扰,视频传输面临着极大的挑战,针对无线网络的这些特性,为了能满足不同终端的不同需求,对H.264/SVC码流进行RoI(感兴趣区域)码流转换;为提高传输效率,提出一种基于丢包率检测的带宽估计模型。然后,在NS2上建立一个仿真系统,对所提算法进行验证,结果表明,所提算法使得视频流在无线网络中进行可靠地传输,并且提高了视频的主观效果。

浅谈H.264 H.265视频编码及其在安防系统的应用

面对视频应用向高画质、高帧率、高压缩比方向发展的趋势,视频编解码标准也在日益更新,阐述了主要视频压缩标准H.264和H.265的主要技术参数和各自的优缺点,重点分析了H.265的关键技术及核心优势,探讨了H.265与安防系统结合给行业带来的新机遇。

面向H.264SVC空域-时域可伸缩编码的码率分配算法

提出一种面向H.264 SVC空域时域可伸缩编码的码率分配算法。通过对SVC编码过程的分析,设计了一个两阶段基于模型的码率分配算法框架。在每一阶段中沿空域或时域可伸缩性方向上,码率分配问题都被描述为一个优化问题进行求解。在充分挖掘层次间相关性的基础上,提出空域、时域视频层的失真和码率模型。利用所得到的率失真模型,使用拉格朗日乘数法,求取该分配问题的最优数值解。实验结果表明,新的率失真模型所提供的高效码率分配算法,大幅度提高了现有参考代码JSVM的性能,其编码效率平均增益达1.22 dB。