MPEG-4编码算法研究及MPEG-4视频流分析软件的开发

摘要

在数字视频编码中,码率控制机制对于调节输出数据的速率和保持输出质量有着重要的作用.MPEG-4编码器校验模型采用可分级码率控制(SRC),它基于空间域,并且与恒定码率控制和变化特率码率控制方案相兼容.该文提出了一种码率控制方案,它基于DCT域而非像素域.该码率控制方案是宏块级的变比特率码率控制方案.模拟试验表明,所提方案在输出质量和节省编码的比特数方面都要强于原来的码率控制方案,六个序列的平均PSNR增益1.58dB.而节省的比特数为97749比特.同时,与TM5恒定码率控制方案相比,也显现出所提方案更具灵活性.随着MPEG-4标准的出现和推广,对于MPEG-4码流的分析也变得越来越重要.在该文编写了MPEG-4视频基本流分析软件,它能较详细地分析基于对象编码的MPEG-4视频基本流所含的信息.比如,视觉对象序列,视觉对象,视频对象(VO),视频对象层(VOL),视频对象面(VOP),网格对象(MO),人脸对象(FO),视频对象面组(GOV)及别的一些信息.

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绪论

第一章编码器结构

1.1MPEG-4校验模型编码

1.1.1MPEG-4校验模型(VM)的编码结构

1.1.2VM中的数据结构

1.1.3视频对象平面(VOP)的编码结构

1.2形状编码

1.2.1VM中的形状编码方法

1.2.2二值形状编码

1.2.3灰度级的形状编码

1.3运动估计和运动补偿

1.3.1填充技术

1.3.2基本的运动估计技术

1.3.3高级预测模式

1.3.4重叠的运动补偿

1.4纹理编码

1.4.1DCT变换

1.4.2量化方法

1.4.3I-VOP和P-VOP帧内编码DC和AC系数的预测

1.4.4量化变换系数的VLC编码

1.5 B-VOP的编码

1.5.1 B-VOP编码模式

1.5.2编码模式的选择

1.5.3运动矢量编码

1.6容错和码率控制

1.6.1MPEG_4容错方式

1.6.2码率控制

1.7可扩展性编码

1.7.1空域扩展编码

1.7.2时域扩展编码

第二章运动估计和运动补偿

2.1引言

2.2全搜索法(FS)

2.3钻石搜索法(DS)

2.4基于块的梯度下降搜索法(BBGDS)

2.5细胞搜索法(CS)

2.6四步搜索法(4SS)

2.7三步搜索法(TSS)

2.8新三步搜索法(NTSS)

2.9改进的三步搜索法(TTSS)

2.10基于十字架的新三步法(Cross Based New Three Step Search Alogrithm)

2.11基于十字架梯度下降的搜索法(Corss Based Gradient Desent Search Algorithm)

2.12小结

第三章码率控制

3.1引言

3.2VM中的码率控制

3.3提出的一种简单的基于DCT域的宏块级码率控制算法

3.4试验结果

3.5小结

第四章MPEG-4视频流语法分析

4.1视频流中的数据结构

4.2视频流的语法

4.2.1配置信息与基本码流分开传送

4.2.2配置信息和基本码流合并传送

4.3 MPEG-4视频流分析

4.4小结

第五章码流转换

5.1介绍

5.2码率转换需要解决的问题

5.3码流转换方案

5.4小结

第六章工作总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表或待发表的论文

致谢