一体化图像压缩系统中活动图像编码算法及实现研究

摘要

静止图像和活动图像是两种不同类型的图像数据,已经公布的压缩标准都是分别基于不同的框架下研究和实现的。在某些需求下,由于图像源的可变性,需要在同一个系统中实现静止和活动两种类型图像的压缩编码,而且要求每幅图象都具有很高的恢复质量。如果要在一个系统中对不同类型的图像采用不同的压缩结构,会增加系统的复杂度、成本、体积和功耗,传统的活动图像压缩方法还无法确保每一帧图像的质量满足技术指标要求,从而会导致这种分立设计的方案无法满足这类需求。本文在深入研究静止图像和活动图像压缩编码的基础上,提出了一种能够在同一编码框架下实现的自适应一体化压缩方案。该方案在实现高效率、高性能的同时,还具有复杂度低,算法简单,易于硬件实现等特点,达到了一体化压缩的需求。
　　 本文的主要工作是研究并完成了静止和活动图像一体化压缩系统中活动图象编码算法及其高效实现,重点研究了活动图像压缩算法中的核心算法:运动估计,采用DSP实现了该算法的移植和优化。实验结果表明,作为一体化压缩系统的关键算法,本文实现的运动估计与优化前相比性能提高了超过6倍,可以满足一体化系统对实时性的要求。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 一体化压缩的研究背景

1.3 数字信号处理器设计基础

1.4 本文主要内容安排

第二章 视频压缩编码介绍

2.1 视频编码的基本概念

2.1.1 数字视频基础(数字视频分辨率)

2.1.2 数字视频的色彩空间和采样格式

2.2 视频压缩编码的原理

2.2.1 空间冗余压缩

2.2.2 时间冗余压缩

2.2.3 熵编码

2.3 H.264活动图像压缩标准

2.3.1 视频编码标准概述

2.3.2 H.264标准介绍

2.3.3 H.264编码器

2.3.4 H.264编码关键技术介绍

第三章 一体化压缩系统中活动图像压缩的关键算法

3.1 一体化压缩系统中活动图像压缩设计方案简述

3.2 运动估计和运动补偿

3.2.1 基本原理

3.2.2 运动估计的块匹配准则

3.2.2 运动估计的搜索算法

3.3 快速运动估计算法

3.4 JPEG2000编码标准

第四章 一体化压缩系统中DSP模块的实现

4.1 一体化压缩系统总体结构

4.1.1 一体化压缩系统硬件框架

4.1.2 一体化压缩系统硬件单元介绍

4.2 ADSP-TS201体系结构

4.2.1 DSP内核结构

4.2.2 内部总线结构

4.2.3 寄存器组

4.2.4 DMA传输

4.3 DSP接口实现

4.3.1 SDRAM接口

4.3.2 差分链路口

4.4 算法移植

4.4.1 DSP开发环境Visual DSP++

4.4.2 程序移植

4.5 程序优化前性能评估

4.6 C语言程序级的优化

4.6.1 设置编译器选项进行优化

4.6.2 改变C语言逻辑结构

4.6.3 将一些函数直接写入调用函数

4.6.4 数据结构调整

4.7 C/汇编混合编程

4.8 优化后性能评估

4.9 活动图像压缩性能测试

第五章 结束语

致谢

参考文献

研究成果