混合式快速區塊模式決策演算法則研究｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	賴廷昭 Ting-Chao Lai
論文名稱：	混合式快速區塊模式決策演算法則研究 Hybrid Fast Inter-mode Decision Algorithm Research
指導教授：	林銀議 Yin-Yi Lin
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	資訊電機學院 - 通訊工程學系在職專班 Executive Master of Communication Engineering
畢業學年度：	95
語文別：	中文
論文頁數：	79
中文關鍵詞：	H.264 視訊壓縮標準、區塊模式決策、移動估計
外文關鍵詞：	H.264 Video Coding, Inter-mode Decision, Motion Estimation
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新ㄧ代的視訊壓縮標準H.264為了能夠達到好的壓縮效率採用更
複雜的編碼架構，支援可變區塊大小的移動估計（Variable Block Size Motion Estimation）、多幅參考畫面的移動估計（Multi-reference Frame Motion Estimation）、去區塊濾波器(De-blocking Filter)與整數轉換(Integer Transform）等，然而這樣的架構使得編碼器的複雜度大幅提升，主要是在區塊決策與移動估計的部份。
在此篇論文中，我們利用變異數(Variance)的特性來判斷物體的
移動特性如移動緩慢(Stationary)與複雜移動(Non-stationary)，再進一步使用合併法(Merging)及分裂法(Splitting)以減少移動向量和區塊種類資料量，實驗結果顯示我們所提出的方法在影像品質幾乎沒有失真的情況下，能有效降低編碼端的運算複雜度。

H.264 is the latest video coding standard. In order to achieve the highest coding efficiency, H.264 adopts complicated coding schemes,employing motion compensation with variable blocks sizes motion estimation, multiple reference frames motion estimation, de-blocking filter and integer transform, etc. Unfortunately, these features incur a considerable increase in encoder complexity, mainly regards to mode decision and motion estimation.
In this thesis, we use the property of variance to determine the motion characteristic of the subject such as stationary and non- stationary, and then we will further use the merging and splitting method to reduce the data amount of block type. The experimental results show that our proposed algorithms can save the coding time, with a negligible peak-signal-to-noise ratio.

第一章  緒論                                           1
1	簡介                                          1
2	動機與目的                                    2
3	論文架構                                      3
第二章  回顧H.264之移動預估與區塊決策演算法            4
1  視訊壓縮標準簡介                                  4
2  整體壓縮效能改善情形                              7
3  移動預估概述                                      8
3.1  全域搜尋                                        9
3.2  半像素搜尋                                     11
3.3  可變區塊大小                                   12
3.4  多幅參考畫面                                   13
4  區塊決策與移動預估演算法                         14
4.1  畫面間的預測模式                               14
4.2  移動向量之預估                                 16
4.3  位元率失真最佳化模型                           19
4.4  區塊之決策                                     20
5  快速演算法                                       21
5.1  無失真快速演算法                               22
5.2  失真快速演算法                                 22
6  複雜度分析                                       28
第三章  混合式快速區塊模式決策演算法則                31
1  快速區塊模式決策演算法簡介                       31
2  混合式快速區塊模式決策演算法                     37
2.1  混合式快速區塊模式決策演算法簡介               37
2.2  區塊模式之決策流程                             39
3  效能分析                                         40
3.1  環境參數設定                                   40
3.2  其它快速演算法之編碼流程                       41
3.3  固定量化參數下之編碼效能比較                   42
3.4  不同量化參數下之編碼效能比較                   45
4  混合式快速區塊模式決策演算法結論                 53
第四章  提前偵測模式與搜尋範圍的討論                  55
1 提前偵測skip模式之臨界值討論                      55
1.1  區塊模式之統計分析                             56
1.2  臨界值之分析                                   57
1.3  編碼效能比較                                   63
1.3.1 區塊模式之決策流程(HFD_v2)                    63
1.3.2 固定量化參數下之編碼效能比較                  64
1.4  針對提前偵測skip模式之臨界值結論               66
2  搜尋範圍之臨界值討論                             67
2.1  臨界值之分析                                   67
2.2  編碼效能比較                                   70
.2.2.1  區塊模式之決策流程(HFD_v3)                  70
2.2.2  不同臨界值下之編碼效能比較                   72
2.2.3  固定量化參數下之編碼效能比較                 73
2.3  搜尋範圍之結論                                 75
第五章 結論及未來展望                                 76
參考文獻                                              78

                                

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【2】 T. Koga, K. Iinuma, A. Hirano, Y. Iijima, and T. Ishiguro, "Motion Compensated Intraframe Coding for Video Conferencing,” In Proc. NTC 81. 1981. New Orleans.
【3】 R. Li, B. Zeng and M.L. Liou, “A New Three-step Search Algorithm for Block Motion Estimation,” IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol. 4, pp. 438-442, Aug. 1994.
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【8】 K.C. Hou, M.J. Chen, and C.T. Hsu, “Fast Motion Estimation by Motion Vector Merging Procedure for H.264,” Proceeding of IEEE International Conference on Multimedia & Expo, Amsterdam, Netherlands, June 2005.
【9】 X.Q. Gao, C.J. Duanmu, and C.R. Zou, “A Multilevel Successive Elimination Algorithm for Block Matching Motion Estimation”, IEEE Transactions on Image Processing on Volume 9, Issue 3, March 2000 Page(s):501 – 504.
【10】 Z. Zhou, M.T. Sun, and Y.F. Hsu, “Fast Variable Block-Size Motion Estimation Based on Merge and Split Procedures for H.264/MPEG-4 AVC,” Proceeding of IEEE International Symposium on Circuits and Systems, vol. 3, pp. 725-728, 2004.
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http://bs.hhi.de/~suehring/tml/download/
【12】 X. Jing and L.P. Chau, “An Efficient Inter Mode Decision Approach for H.264 Video Coding,” in Proc. IEEE ICME, July 2004, pp. 1111-1114.
【13】 Y.M. Lee, “Fast Intermode Decision in H.264/AVC”, Department of Communication Engineering, National Central University, Taiwan, thesis for master of science, July 2006.

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