导读:本文包含了亚像素运动补偿论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:H.264,HEVC,分像素运动补偿技术,自适应插值滤波器
亚像素运动补偿论文文献综述
王刚[1]（2017）在《高效视频编码的分像素运动补偿插值算法及VLSI实现》一文中研究指出国际视频压缩编码标准H.264/AVC和H.265/HEVC运用了混合视频编码技术(运动补偿预测技术和DCT编码技术)。在混合视频编码技术中,编码器的核心算法是帧间预测,利用帧间预测可去除视频序列中时间域的冗余信息。它包括整像素运动估计和分像素运动估计。在运动估计中,利用像素间的相关性进行分像素值的内插可提高运动矢量估计的准确性,从而使运动补偿过程产生较小的残差数据。实验证明,高精度的运动补偿能够提高视频编码的压缩效率,在提高运动预测性能的同时,也带来运算量大和存储操作频繁等问题。滤波器阶数决定了参考数据的读入量,如何在保证预测准确性前提下,降低插值复杂度是目前要研究的问题。本文以国家自然科学基金项目“基于灵活四叉树模型和改进DCT的高效率视频编码研究”和吉林省教育厅“十叁五”科学技术研究规划项目“面向HEVC的滤波算法及DCT优化研究”为依托,分析了视频压缩编码理论技术研究现状、国际视频编码标准的发展过程以及视频图像插值的方法及原理。并对分像素运动补偿技术及VLSI结构设计进行深入研究。本文在H.264/AVC标准、H.265/HEVC标准的分像素插值滤波优化算法、自适应分像素插值算法和面向HEVC的高效插值滤波VLSI架构设计四个方面进行深入研究,并取得如下成果:(1)改进的H.264分像素插值滤波算法为了进一步提高H.264/AVC标准视频编码的效率,提出了一种改进的H.264分像素插值滤波算法—即滤波系数可变、系数和不变的分像素插值算法,将H.264/AVC标准中6阶滤波器替换为4阶滤波器。算法利用叁次卷积插值法求得插值滤波器系数,利用方向性插值滤波器获得分像素位置的采样,并在编码GOP结构设定进行优化。实验结果表明:在复杂度方面,相对H.264标准的算法,本文算法降低了19%空间复杂度,减小存储访问量,但计算复杂度有所增加。在编码性能方面,相对H.264标准的算法,本文算法使PSNR值平均提高0.38dB,并使比特率平均降低了4.74%。所以,本文提出的算法对不同运动程度的视频序列编码性能均有提高。(2)基于自适应滤波器的分像素插值算法针对不同分辨率的视频序列采用相同阶数滤波器进行分像素插值不能进一步提高编码性能的问题,提出了基于自适应滤波器的分像素插值算法。算法根据设定的3个不同视频序列分辨率区域,自动选择不同阶数的插值滤波器(即分辨率R≥2560×1600,选择4阶滤波器;1280×720≤R<2560×1600,选择6阶滤波器;R<1280×720,选择8阶滤波器。);在3个不同分辨率视频序列区域内,根据像素间相关性将高阶插值滤波器替换为低阶插值滤波器,实现滤波器的自适应选择。在3个不同分辨率视频序列区域内进行分像素运动补偿插值,利用原始图像代替1/2像素图像,将得到的1/2像素图像代替1/4像素图像,实现AF_FIA算法优化。实验结果表明:在空间复杂度方面,相对于HEVC标准的滤波器,4阶滤波器可以降低32%的空间复杂度,6阶滤波器可以降低16%的空间复杂度。在计算复杂度方面,4阶滤波器和6阶滤波器相对于HEVC的滤波器的乘法和加法都有大幅度降低,尤其4阶滤波器的乘法数和加法数不到HEVC的1/3左右;8阶滤波器的空间复杂度与HEVC相同,计算复杂度有所提升,但对于低分辨率的视频编码影响不大。在编码性能方面,无论是采取IBBP编码结构还是IPPP编码结构,相对HEVC标准算法,本文提出的算法提高编码增益,降低码率,具有较好的鲁棒性。(3)基于HEVC的自适应插值滤波算法为了进一步提高自适应分像素插值算法的视频图像质量,降低计算复杂度,提出了基于HEVC的自适应插值滤波算法。该算法在新编码标准H.265/HEVC视频编码框架进行编码来提高视频编码效率,通过滤波器系数对称优化,降低了码流所需滤波器系数和解码计算复杂。实验结果表明:在复杂度方面,相对NS_AIF算法和S_AIF算法,AIF_HEVC算法所需插值滤波器系数大幅度降低,与MD_AIF算法滤波器系数相当,但高于D_AIF算法。相对S_AIF算法,D_AIF算法,MD_AIF算法,AIF_HEVC算法大大降低了计算复杂度。在编码性能方面,无论是采取IBBP编码结构还是IPPP编码结构,相对D_AIF算法、S_AIF算法、CMD_AIF算法和AF_FIA优化算法,AIF_HEVC算法提高编码性能,具有较好鲁棒性。(4)面向HEVC的高效插值滤波VLSI架构设计针对数据高吞吐率和访存量高是HEVC标准解码器的瓶颈问题,提出了一种面向HEVC的高效率分像素插值滤波VLSI架构设计。首先利用滤波器系数反转对称性,设计了可复用8阶滤波器结构;之后提出了并行化设计和流水线结构分像素插值计算方案;最后在传统的单输入通道插值器基础上,提出两路并行的8输入插值器。测试结果表明:本设计插值结构在处理时间和吞吐量方面都优越于其它设计方法,在较低的工作频率就能完成相同高清/超高清视频实时传输,从而降低了传输功耗。本文所提出8输入双通道插值滤波结构能够在频率34.2MHz下完成1920×1080@30fps视频解码需求。同时,能够满足3840×2160@60fps视频的实时传输。(本文来源于《吉林大学》期刊2017-12-01）
吴仲谋[2]（2009）在《视频编码中亚像素运动补偿技术研究》一文中研究指出高分辨率、高比特精度、高保真色彩的视频需求带来了视频图象的数据量急剧增大,进一步提高压缩效率是视频编码的迫切需要。提高视频压缩效率的同时,编解码器的硬件复杂度,访存等因素也须重点关注。在此目标下,国际视频编码标准组织正在开展下一代编码标准的预研工作,并建立了预研平台。基于此预研平台,本论文在亚象素运动补偿技术方面进行了深入的研究。本论文对运动补偿过程建立了相应的数学模型,指出视频图象的混迭、运动矢量误差及噪声是帧间预测残差的主要来源,采用维纳滤波器对参考图象进行亚象素插值可以减少预测残差。极限情况下,当混迭十分严重时,相对于理想低通滤波器,用维纳滤波器进行亚象素插值能将预测残差均方和减少一半。具体实现维纳插值滤波技术时,针对亮度分量,本论文分别在帧级自适应插值技术和宏块级自适应插值技术两方面进行了研究。针对亮度分量的帧级自适应插值技术,本论文提出了混合自适应插值(CAFI)结构,实验表明CAFI结构相对于H.264/AVC的固定系数插值滤波器,对所测4:2:0序列,在同图象质量下,码率最大下降27%;CAFI结构相对于下一代视频编码标准预研平台中的其它自适应插值结构在编码性能增益和硬件复杂度方面有更好的折衷。针对亮度分量的宏块级自适应亚象素插值技术,考虑到访存是实现实时高端解码的瓶颈,本论文提出了低访存的宏块级自适应亚象素插值(LMMAIF)技术。实验表明,LMMAIF技术在编码增益与帧级CAFI技术相当的情况下,亮度分量的访存最大下降40%。针对4:4:4视频序列3个分量的亚象素运动补偿技术,本论文提出了多分量自适应插值(MCAIF)技术。在MCAIF技术中,对亮度分量,可采用帧级CAFI技术或LMMAIF技术。对色度分量,本论文设计了空域二维2x2阶自适应技术对其进行插值。实验表明,对所测4:4:4序列,相对于H.264/AVC High4:4:4 profile,MCAIF技术在同图象质量下码率最大下降了29.46%,访存减少了60%,色度分量DSP应用场合的计算复杂度减少了69%。(本文来源于《清华大学》期刊2009-04-01）
谢勤岚,曹汇敏[3]（2009）在《结合两步估算和运动补偿的子像素运动估计》一文中研究指出针对图像超分辨中的运动估计问题,提出了一种两步估计方法,用于估计低分辨图像帧间的子像素相对运动。第一步,采用相关法或匹配法计算两幅低分辨率图像间的整像素相对位移,对其中的一幅按估计的参数进行运动补偿,第二步,对补偿后的两幅图像使用梯度法计算小数像素相对位移。通过两步计算,得到了比较精确的帧间相对运动参数。该方法不需要对低分辨率图像进行插值,以获得图像的高分辨近似,运算速度也较快。(本文来源于《计算机工程与应用》期刊2009年07期）
王荣刚[4]（2006）在《分像素运动补偿优化技术研究》一文中研究指出2003年由国际电信联盟和国际标准化组织联合制定的H.264／AVC编码标准正式颁布。和以往编码标准相比，H.264／AVC编码效率获得了大幅提高，具有更好的网络适应性和容错特性。H.264／AVC的应用范围贯穿无线视频通信，基于IP网的流媒体服务，激光视盘存储，高清晰度电视，超高清数字电影等等，几乎涵盖了所有的视频通信领域。这种新型的视频编码标准获得了业界广泛的关注，相关的研究和产品层出不穷。分像素运动补偿技术是H.264／AVC压缩性能提升的主要来源，但另一方面，编解码的计算和访存复杂度也大幅度增加。本文针对分像素运动补偿模块在复杂度优化，编码性能优化和VLSI体系结构设计叁个方面进行了深入研究，取得了以下研究结果： (1)低解码复杂度分像素滤波器设计：H.264／AVC标准采用了分像素运动补偿技术，运动矢量的精度可以达到四分之一像素，分像素位置的亮度值，通过二维可分离的六抽头维纳滤波器和线性平均滤波器获得。与采用双线性滤波器和二分之一像素运动矢量精度模式相比，编码效率获得了近20％的提升。但另一方面，编解码的计算和访存复杂度也大幅度增加。尤其在高清格式视频的实时解码中，数据的访问量和计算量庞大，解码延迟和功耗主要源于运动补偿模块的存储器访问，高精度运动矢量和长抽头滤波器进一步加重了运动补偿模块的访存和计算负担，使分像素运动补偿模块成为实时解码的瓶颈问题。 本文在分析了高清视频信号的自相关特征的基础上，提出了一种基于两步四抽头滤波器的分像素插值技术。该方案结合利用叁次卷积滤波器和叁次B样条器完成高清视频序列的四分之一像素的插值过程，与H.264的插值滤波方法相比，取得了类似的编码性能，在解码端，访存复杂度降低了10％，计算复杂度降低了40％。该方法于2003年10月被国内制定的视频编码标准AVS1.0采纳。 (2)帧级自适应滤波器设计：由于视频信号采集过程和分像素插值滤波器的非理想低通特性，使得经过插值滤波放大的参考图像中存在高频分量的混迭，我们称这种混迭为滤波噪声；其次，参考图像是源图像经过编解码过程后的重建图像，编码过程中会引入量化噪声；最后，在进行运动估计的过程中，由于有限的运动矢量精度，运动矢量场的不连续性以及前面提到的滤波噪声和量化噪声的干扰，会产生运动矢量的偏差，我们称这这种偏差为运动矢量噪声。由于这叁种噪声的存在，会影响运动补偿预测的准确性，进而降低编码效率。 本文首先对这叁种噪声对运动补偿预测过程的影响在时域和频域进行了分析，然后对运动补偿预测残差进行严格的数学建模，将这叁种噪声源引入残差模型中，在帧一级通过自适应调整插值滤波器系数来最小化运动补偿预测的残差能量，提高编码效率。实验结果表明：在编码复杂度和编码延迟的适度增加的条件下，本文提出的自适应滤波方法可以有效的抑制运动矢量噪声，量化噪声和滤波噪声，提高运动补偿预测的效率，在(本文来源于《中国科学院研究生院（计算技术研究所）》期刊2006-06-30）
王荣刚,李锦涛,黄晁,张勇东[5]（2005）在《一种分像素运动补偿插值滤波方法及高效VLSI实现》一文中研究指出现代视频编码标准普遍采用变换与运动补偿预测混合型编码架构,该架构对运动补偿预测后的残差图像和运动矢量等信息进行变换编码,运动补偿预测的准确度对编码性能有显着影响.由于实际对象的运动精度是任意小的,允许运动矢量具有“分像素”精度,可以有效地提高运动补偿预测准确度,为了得到“分像素”位置的像素值,需要参考其周围相邻的像素值进行插值滤波.文中提出了一种低空间复杂度1/4像素插值方法两步四抽头插值法(Two Steps Four Taps Interpolation,TSFT),该方法与目前国际上最先进的视频编码标准H.264/AVC相比,可以降低11%的空间复杂度,计算复杂度和编码效率相当,已经被国内制定的编码标准AVS1.0采纳.另外,分像素插值是解码端主要的访存和计算瓶颈,文中给出了一个基于多级流水线结构的VLSI实现结构,可以降低访存带宽,同时提高插值器的运算速度,满足高清视频实时解码的需要.(本文来源于《计算机学报》期刊2005年12期）
姚栋,虞露[6]（2005）在《MPEG-4运动补偿的亚像素内插过程及其硬件实现》一文中研究指出对MPEG-4视频解码标准中运动补偿的亚像素内插过程作了算法介绍,基于算法提出了一种1/4像素精度内插的硬件结构设计,包括整个内插过程内部的子模块功能划分、设计内部的数据交互存储以及主要运算部件的优化等,并对其内部核心计算部件八抽头FIR滤波器作了详细的结构介绍.采用基于现场可编程门阵列(FPGA)的验证方法,整个设计在54 MHz时钟频率下可以实时完成格式为CCIR的图像内插过程,并给出了在ASIC设计工具下的综合规模(在2万门左右).最后从算法和实现两个不同角度提出了内插过程的扩展建议.(本文来源于《浙江大学学报(工学版)》期刊2005年11期）
亚像素运动补偿论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
高分辨率、高比特精度、高保真色彩的视频需求带来了视频图象的数据量急剧增大,进一步提高压缩效率是视频编码的迫切需要。提高视频压缩效率的同时,编解码器的硬件复杂度,访存等因素也须重点关注。在此目标下,国际视频编码标准组织正在开展下一代编码标准的预研工作,并建立了预研平台。基于此预研平台,本论文在亚象素运动补偿技术方面进行了深入的研究。本论文对运动补偿过程建立了相应的数学模型,指出视频图象的混迭、运动矢量误差及噪声是帧间预测残差的主要来源,采用维纳滤波器对参考图象进行亚象素插值可以减少预测残差。极限情况下,当混迭十分严重时,相对于理想低通滤波器,用维纳滤波器进行亚象素插值能将预测残差均方和减少一半。具体实现维纳插值滤波技术时,针对亮度分量,本论文分别在帧级自适应插值技术和宏块级自适应插值技术两方面进行了研究。针对亮度分量的帧级自适应插值技术,本论文提出了混合自适应插值(CAFI)结构,实验表明CAFI结构相对于H.264/AVC的固定系数插值滤波器,对所测4:2:0序列,在同图象质量下,码率最大下降27%;CAFI结构相对于下一代视频编码标准预研平台中的其它自适应插值结构在编码性能增益和硬件复杂度方面有更好的折衷。针对亮度分量的宏块级自适应亚象素插值技术,考虑到访存是实现实时高端解码的瓶颈,本论文提出了低访存的宏块级自适应亚象素插值(LMMAIF)技术。实验表明,LMMAIF技术在编码增益与帧级CAFI技术相当的情况下,亮度分量的访存最大下降40%。针对4:4:4视频序列3个分量的亚象素运动补偿技术,本论文提出了多分量自适应插值(MCAIF)技术。在MCAIF技术中,对亮度分量,可采用帧级CAFI技术或LMMAIF技术。对色度分量,本论文设计了空域二维2x2阶自适应技术对其进行插值。实验表明,对所测4:4:4序列,相对于H.264/AVC High4:4:4 profile,MCAIF技术在同图象质量下码率最大下降了29.46%,访存减少了60%,色度分量DSP应用场合的计算复杂度减少了69%。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
亚像素运动补偿论文参考文献
[1].王刚.高效视频编码的分像素运动补偿插值算法及VLSI实现[D].吉林大学.2017
[2].吴仲谋.视频编码中亚像素运动补偿技术研究[D].清华大学.2009
[3].谢勤岚,曹汇敏.结合两步估算和运动补偿的子像素运动估计[J].计算机工程与应用.2009
[4].王荣刚.分像素运动补偿优化技术研究[D].中国科学院研究生院（计算技术研究所）.2006
[5].王荣刚,李锦涛,黄晁,张勇东.一种分像素运动补偿插值滤波方法及高效VLSI实现[J].计算机学报.2005
[6].姚栋,虞露.MPEG-4运动补偿的亚像素内插过程及其硬件实现[J].浙江大学学报(工学版).2005