【正文】 要精力則集中在支持實(shí)時(shí)、雙向視頻通信上。該標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定利用描述進(jìn)行搜索的工具或任何程序。針對這個(gè)矛盾， MPEG 提出了這個(gè)解決方案 MPEG7。這一變化會(huì)與 1990 年 MPEG2壓縮標(biāo)準(zhǔn)的推出一樣巨大，而且隨著視頻通信應(yīng)用的快速發(fā)展， MPEG4 標(biāo)準(zhǔn)勢會(huì)影響到范圍廣泛的多種應(yīng)用領(lǐng)域。它的出現(xiàn)能推動(dòng)以下的幾個(gè)方面：數(shù)字電視、動(dòng)態(tài)圖像、萬維網(wǎng) (WWW)、實(shí)時(shí)多媒體監(jiān)控、低比特率下的移動(dòng)多媒體通信、Inter/Intra 上的視頻流與可視游戲、基于面部表情模擬的虛擬會(huì)議、 DVD 上的交互多媒體應(yīng)用、基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可視化合作實(shí)驗(yàn)室場景應(yīng)用等。據(jù)此目標(biāo)， MPEG4引入了 AV 對象 (Audio/Visual Objects)，從而使得更多的交互操作成為可能 。 MPEG4利用很窄的帶寬，通過幀重建技術(shù)，壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以最少的數(shù)據(jù)能取得最佳的圖像質(zhì)量。 (4)MPEG4 MPEG4于 1998 年 11月公布，該標(biāo)準(zhǔn)提出了基于對象編碼的概念，不僅針對一定比特率下的視頻編碼、音頻編碼，更加注重于多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性。 西南交通大學(xué) 本 科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 5 頁 (3)MPEG3 MPEG3是 ISO/IEC 最初為 HDTV 開發(fā)的編碼壓縮標(biāo)準(zhǔn)。還可提供一個(gè)較廣的范圍改變壓縮比，以適應(yīng)不同畫面質(zhì)量、存儲(chǔ)容量以及帶寬的要求。正因?yàn)镸PEG2的出色性能表現(xiàn)，已能適用于 HDTV。 MPEG2 在 NTSC 制式下的分辨率可達(dá) 720 486,MPEG2能夠提供廣播級的視像和 CD級的音質(zhì)。 MPEG1旨在達(dá)到 VRC 質(zhì)量，其視頻壓縮率為 26:1。它可針對 SIF標(biāo)準(zhǔn)分辨率 (對于 NTSC 制為 352 240；對于 PAL 制為 352 288)的圖像進(jìn)行壓縮，傳輸速率為 ，每秒播放 30 幀。 [2] (1)MPEG1 MPEG1制定于 1993 年，是針對 以下數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲(chǔ)媒質(zhì)運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)。 1988 年， MPEG(Moving Picture Expert Group)運(yùn)動(dòng)圖像專家組成立，它致力于運(yùn)動(dòng)圖像及其伴 音編碼標(biāo)準(zhǔn)化的工作，包括 MPEG 系統(tǒng)，即 MPEG 視頻和 MPEG 音頻。 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的最重要的發(fā)展都是源于兩大標(biāo)準(zhǔn)組織： ITU(前身是 CCITT)和ISO。經(jīng)過這個(gè)處理，殘差幀將包含很少的數(shù) 西南交通大學(xué) 本 科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁 據(jù)，因而可以用圖像解碼器對它進(jìn)行有效的壓縮。具體可以通過給圖像編解碼器增加一個(gè)“前后幀”來實(shí)現(xiàn)，主要有以下的兩個(gè)功能： (1)預(yù)測：從一個(gè)或多個(gè)先前傳輸?shù)膸瑏斫Ξ?dāng)前幀的預(yù)測； (2)補(bǔ)償：從當(dāng)前幀中減去預(yù)測幀來產(chǎn)生“殘差幀”。每一幀都可以利用圖像編解碼器(JPEG)進(jìn)行幀內(nèi)編碼 (Intraframe Coding),每一幀在內(nèi)部先進(jìn)行編碼而沒有考慮到其它的幀。然而，在記錄的原始圖像數(shù)據(jù)時(shí)，通常假設(shè)這個(gè)系統(tǒng)是均勻的和線性的，對視覺敏感和不敏感的部分同等對待，從而產(chǎn)生了比理想編碼更多的數(shù)據(jù)，這就是視覺冗余。 視覺冗余：人類的視覺系統(tǒng)對圖像的敏感性是非均勻的和非線性的。視頻序列前后幀之間存在著較大的相關(guān)性。研究數(shù)據(jù)表明，圖像幀內(nèi)的行、列相鄰點(diǎn)之間的相關(guān)性可以達(dá)到 90%以上。數(shù)字視頻中的這些情況都可以稱為信息的冗余，因此可以通過除去這些冗余數(shù)據(jù)來減少大量的原始視頻的數(shù)據(jù)量，從而達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮以解決 視頻傳輸中數(shù)據(jù)不便傳輸?shù)膯栴}。普通的未壓縮視頻都是由一幀幀圖像序列組成的，一般 1 秒中包含 24幀圖像。力求在己有算法的基礎(chǔ)上尋找一種新的思路，找出了一種優(yōu)化和改進(jìn)的塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，使其能夠在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)，搜索速度得到較大的提高。它的研究和應(yīng)用必將促進(jìn)計(jì)算機(jī)通信、圖像 西南交通大學(xué) 本 科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 3 頁 通信和多媒體技術(shù)的發(fā)展。 基于塊匹配的運(yùn)動(dòng)估計(jì)作為視頻編碼的關(guān)鍵技術(shù)，需要解決的問題是如何提高它的估 算速度和精度?；谏鲜鲈?，高效快速的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法一直是視頻壓縮編碼領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而在 編 碼器中，運(yùn)動(dòng)估計(jì)也還占用了 42%的計(jì)算量。而幀間預(yù)測的方法基本上是以基于塊匹配的運(yùn)動(dòng)估計(jì) (補(bǔ)償 )算法為主。它是一種實(shí)現(xiàn)幀間編碼的方法，利用前后兩幀或若干幀之間的時(shí)間相關(guān) 性，去除時(shí)間冗余度。運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)就是解決圖像幀間時(shí)間冗余的很好的方法。序列圖像幀內(nèi)存在空間冗余，而幀間則存在著很大的時(shí)間冗余。對于靜態(tài)圖像，最主要的數(shù)據(jù)冗余是空間冗余。 研究發(fā)現(xiàn)，圖像數(shù)據(jù)表示中存在大量的冗余。由此可見，數(shù)字視頻信息的數(shù)據(jù)量是非常巨大的，若不經(jīng)過壓縮，數(shù)字圖像 西南交通大學(xué) 本 科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁 傳輸所需要的高傳輸速率和數(shù)字圖像存儲(chǔ)所需要的巨大容量將成為推廣應(yīng)用數(shù)字視頻技術(shù)的最大障礙。但是大量頻繁的圖像、視頻信息的交流與存貯活動(dòng)也帶來了許多新要求和新問題，例如視頻圖像巨大的信息量與當(dāng)前有限的信道帶寬和傳輸效率已成為制約多媒體技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸，因此人們在努力增加信道帶寬和提高信道傳輸效率的同時(shí)，對視頻圖像采取高效的壓縮編碼己成為目前的研究熱點(diǎn)。它們?yōu)橐曨l編碼技術(shù)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。如 ISO/IEC成立了 JPEG (Joint Photographic Expert Group)和 MPEG(Moving Pieture Experts Group)并先后完成了 JPEG、 JPEG20 MPEGl、 MPEG2和 MPEG4標(biāo)準(zhǔn)的制定 。 數(shù)字視頻硬件方面的進(jìn)步和有關(guān)數(shù)字視頻壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)的推出，使得數(shù)字視頻技術(shù)領(lǐng)域趨于成熟。數(shù)字信號處理技術(shù)、物理媒體與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使得多媒體通信成為研究和 應(yīng)用的熱點(diǎn)。 Threestep search method 西南交通大學(xué) 本 科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 VII 頁 目 錄 第 1 章 緒論 ............................................................ 1 引言 ............................................................ 1 課題的背景與意義 .......................................... 1 視頻壓縮技術(shù)介紹 .......................................... 3 運(yùn)動(dòng)估計(jì)的研究現(xiàn)狀 .............................................. 7 本文主要內(nèi)容和工作安排 .......................................... 8 第 2 章 運(yùn)動(dòng)估計(jì)概述及其技術(shù)指標(biāo) ........................................ 9 運(yùn)動(dòng)估計(jì) ....................................................... 10 塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)的基本原理 ....................................... 12 塊匹配的運(yùn)動(dòng)估計(jì)的參數(shù)和指標(biāo) ................................... 14 分塊大小 ................................................. 14 匹配準(zhǔn)則 ................................................. 14 搜索范圍的確定 ........................................... 15 估計(jì)精度 ................................................. 16 算法評定指標(biāo) ................................................... 16 第 3 章 典型塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法分析 ..................................... 18 全搜索法（ FS） ................................................. 18 快速匹配算法 ................................................... 19 三步搜索法（ FSS） ........................................ 19 新三步搜索法（ NTSS） ..................................... 21 四步搜索法（ FSS） ........................................ 24 鉆石搜索法（ DS） ......................................... 25 六邊形搜索法（ HEXBS） .................................... 27 運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法仿真 ............................................... 31 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) ................................................. 31 三步搜索法仿真示例 ....................................... 31 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ................................................. 33 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 ............................................. 35 西南交通大學(xué) 本 科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 VIII 頁 本章小結(jié) ....................................................... 36 結(jié)束語 ................................................................ 37 本文工作總結(jié) ................................................... 37 研究展望 ....................................................... 37 致謝 .................................................................. 39 參考文獻(xiàn) .............................................................. 40 西南交通大學(xué) 本 科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第