一种面向嵌入式的H.264/AVC快速运动估计算法

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随着视频技术的发展,视频压缩,传输被广泛应用到各个领域,尤其在嵌入式领域,已经成为视频技术发展的一个主要方向,应用领域广泛比如:机顶盒,视频电话,视频监控等等。因此对嵌入式视频技术的研究无论在学术上还是商业产品上都有着十分重要的意义。 嵌入式视频系统有其特有的特点,为了充分发挥其面向特定应用,功耗低、体积小、集成性高,设计小型化,能够将任务集成在芯片内部的特点,需要针对不同系统量体裁衣,去除冗余。这就要求以视频编码技术为核心的嵌入式编码器具有更加优良的性能。 针对Blackfin ADSP-53X芯片上采用H.264编码器的性能不能满足嵌入式视频系统需求的问题,通过对视频编码技术基本原理的研究,发现运动估计仍是视频编码中的瓶颈,它占用了编码的大部分时间,通常占一个压缩编码方案总计算量的60%~80%。块匹配法是目前最为广泛应用的运动估计方法,为H.263、MPEG4等以往的视频编码标准所采用。在H.264中,运动补偿部分与之前的标准有很大的不同。它支持更大范围的运动补偿块,可采用多参考帧和1/4像素精度,充分消除时域冗余度,以减小预测误差提高压缩质量。而这是以极高的运算量和复杂度为代价的。需要进行改进以适合嵌入式视频系统的需求。 针对嵌入式视频系统的特点,本文提出一个面向嵌入式的H.264/AVC快速运动估计算法,包括自适应搜索范围的快速运动估计算法和多宏块快速搜索算法。自适应搜索范围的快速运动估计算法通过对搜索范围的控制来降低运动估计极高的运算量和复杂度。算法包括两步,静态宏块搜索和非静态宏块搜索。随后针对H.264的多宏块模式搜索,在分析了多宏块模式选择准则的基础上,提出一个可以提前结束搜索的多宏块快速搜索算法。 最后根据Blackfin芯片的指令集和流水线结构,进一步对系统采用了优化技术包括汇编优化,并行指令优化,视频指令优化等。给出了采用算法优化和汇编优化的实验结果,并做了分析,在Blackfin ADSP-53X系列芯片上编码取得了不错的效果。
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