視頻處理中預(yù)測編碼在嵌入式系統(tǒng)中的實現(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，而舊的視頻處理標準已經(jīng)不能滿足日益增長的市場需求，所以出現(xiàn)了以MPEG-4為代表的新一代標準。新的標準帶來新的應(yīng)用，信源日益復(fù)雜、應(yīng)用平臺日益拓展，在這種形勢下，新的應(yīng)用如何適應(yīng)多種平臺特性、如何提高處理質(zhì)量成為當前研究的熱點、重點和難點。 XVID是一種基于MPEG-4標準的數(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、運動向量、運動估計中可預(yù)測的運動向量場自適應(yīng)搜索技術(shù)和4個運動向量等。這個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)視頻和移動視頻處理。所以本論文將XVID作為研究的實例。 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處理過程的性能。預(yù)測編碼模塊主要包括運動估計和運動補償兩部分，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，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研究熱點，現(xiàn)在許多先進的數(shù)字視頻應(yīng)用都是以嵌入式系統(tǒng)為平臺的。為了提高課題的創(chuàng)新性和實用性，本論文將嵌入式系統(tǒng)作為最終的實現(xiàn)平臺，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)字信號處理器TMS320C6416作為實例。 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準MPEG-4剖析了XVID的核心流程，并且根據(jù)對XVID的深入了解將這套工具集移植至TMS320C6416平臺。然后本論文針對XVID的預(yù)測編碼模塊設(shè)計了一套兩級優(yōu)化方案：利用可變復(fù)雜度算法原理進行與平臺無關(guān)的算法級優(yōu)化，利用實現(xiàn)平臺的特性進行與平臺相關(guān)的指令級優(yōu)化。在算法級優(yōu)化中設(shè)計了一系列算法，這些算法