視頻處理中預(yù)測編碼在嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化.pdf

1、數(shù)字視頻處理在工業(yè)、軍事和民用等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，而舊的視頻處理標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿足日益增長的市場需求，所以出現(xiàn)了以MPEG-4為代表的新一代標(biāo)準(zhǔn)。新的標(biāo)準(zhǔn)帶來新的應(yīng)用，信源日益復(fù)雜、應(yīng)用平臺(tái)日益拓展，在這種形勢下，新的應(yīng)用如何適應(yīng)多種平臺(tái)特性、如何提高處理質(zhì)量成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn)。 XVID是一種基于MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻處理開源工具集，它提供了如下主要編碼工具：幀內(nèi)編碼和幀間編碼、直流和交流分量系數(shù)預(yù)測、無約束

2、運(yùn)動(dòng)向量、運(yùn)動(dòng)估計(jì)中可預(yù)測的運(yùn)動(dòng)向量場自適應(yīng)搜索技術(shù)和4個(gè)運(yùn)動(dòng)向量等。這個(gè)工具集具有高效和可移植的特性，尤其適合應(yīng)用于基于嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)視頻和移動(dòng)視頻處理。所以本論文將XVID作為研究的實(shí)例。 預(yù)測編碼模塊是MPEG-4中的核心模塊之一，它的性能直接影響著整個(gè)處理過程的性能。預(yù)測編碼模塊主要包括運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償兩部分，概括的講，預(yù)測編碼模塊的功能就是通過已處理過的幀來預(yù)測出當(dāng)前要處理的幀，最終目的是使用盡可能少的數(shù)據(jù)來表示數(shù)

3、字視頻的圖像幀。在數(shù)字視頻處理中，絕大多數(shù)圖像幀是使用預(yù)測編碼模式來編碼的，并且未使用預(yù)測編碼的圖像幀仍然會(huì)使用預(yù)測編碼模式來編碼其離散余弦變換后的直流和交流分量系數(shù)。可見預(yù)測編碼模塊是數(shù)字視頻處理中的基礎(chǔ)和重點(diǎn)，因此本論文將預(yù)測編碼模塊作為研究的核心。 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用研究也是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)，現(xiàn)在許多先進(jìn)的數(shù)字視頻應(yīng)用都是以嵌入式系統(tǒng)為平臺(tái)的。為了提高課題的創(chuàng)新性和實(shí)用性，本論文將嵌入式系統(tǒng)作為最終的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，并且選擇具有代

4、表性的美國德州儀器公司生產(chǎn)的數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C6416作為實(shí)例。 本論文首先根據(jù)數(shù)字視頻處理的原理以及視頻處理標(biāo)準(zhǔn)MPEG-4剖析了XVID的核心流程，并且根據(jù)對(duì)XVID的深入了解將這套工具集移植至TMS320C6416平臺(tái)。然后本論文針對(duì)XVID的預(yù)測編碼模塊設(shè)計(jì)了一套兩級(jí)優(yōu)化方案：利用可變復(fù)雜度算法原理進(jìn)行與平臺(tái)無關(guān)的算法級(jí)優(yōu)化，利用實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的特性進(jìn)行與平臺(tái)相關(guān)的指令級(jí)優(yōu)化。在算法級(jí)優(yōu)化中設(shè)計(jì)了一系列算法，這些算法