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近年来,随着数字视频应用的日益广泛,图像压缩标准也在不断的提高和完善中。为此,国际标准化组织(ISO)和国际电信联盟(ITU)提出了一系列视频编码的国际标准。其中最为引人注目的是由国际电信联盟(ITU-T)的视频编码专家组(Video Coding Experts Group,VCEG)与国际标准化组织(ISO/IEC)的运动图像专家组(Moving Picture Experts Group,MPEG)共同组成的联合视频工作组(Joint Video Team,JVT)在H.26L基础上所制定的最新一代视频编码国际标准——H.264/AVC标准。为了达到良好的编码增益,一些由于实现复杂度太高而在过去的标准中不予考虑的工具,在H.264/AVC新标准中被大量采用。因此同以往的视频编码标准相比,H.264/AVC在编码效率和图像质量方面有着大幅度的提升。
随着视频设备应用的提高,人们对视频图像的质量的要求也越来越高。运动估计是有关图像质量的一项关键技术。运动估计算法的效率主要体现在图像质量、压缩码率和搜索速度(复杂度)三个方面。运动估计越准确,预测补偿的图像质量越高,补偿的残差就越小,补偿编码所需位数就越少,比特率就越小,运动估计速度越快,越有利于实时应用。提高图像质量、加快运动估计的速度、减小比特率是运动估计算法研究的目标。目前,各种编码器往往是采用平移运动模型进行运动估计。但是,对于具有仿射特性的运动视频序列,平动模型运动估计不能提供很好的运动估计效果。因此本文主要在H.264/AVC视频编码标准框架下研究对于具有仿射运动特性的视频序列图像进行运动估计的算法,并力求降低该算法的复杂度。
本文首先回顾了视频标准发展的历程及其基本特点,总结了H.264/AVC标准的发展历史,在介绍了H.264/AVC的体系结构以及编码构架后,介绍了H.264标准的主要特点和H.264/AVC中所采用的新技术。接着第三章介绍了块匹配运动估计算法。第四章介绍了基于仿射运动模型的运动补偿技术。建立在前面章节分析的基础上,论文在第五章提出了基于H.264标准的应用仿射运动模型进行运动估计的运动补偿算法。与传统的快速运动估计算法相比,对于具有仿射变换特点的图像,此算法能极大提高运动估计的精度和预测图像质量,具有较强的理论和实践意义。