H.264快速帧间模式识别方法研究+源程序(2)
新一代视频编码标准 H.264/AVC 采用基于宏块的混合编码结构，在宏块编码时采用率失真优化策 略，选取多种编码模式中的最佳模式，提高编码效率。然而，H.264/AVC 定义的宏块类型较多——帧内 9 种、帧间7 种，此外运动估计搜索算法及各种新预测技术的采用，导致了计算复杂度成倍增加，编码时间大大增长。这也是为了降低码率，提高视频序列质量所要付出的代价。如果能够提前确定或者减少 这些宏块的选择范围，以及使用一种快速的运动估计算法，同时不会降低视频序列的质量。这样的算法研究对于H.264/AVC 的发展及应用就有着一定的积极意义。
1-2 视频编码标准
从 1988 年开始，ISO/IEC MPEG和ITU-T针对不同的应用制定了一系列视频编码国际标准。MPEG 的有MPEG-1、MPEG-2 和MPEG-4 标准。ITU-T的有H.261、H.263、H.263+/ H.263++以及H.264 标准。2001 年 12 月，ISO与ITU-T正式成立联合视频小组JVT，JVT组织共同制定H.264 编码标准，其目标是设计尽量简单的编码技术，并有效提高编码效率[2] 。MPEG-x标准侧重于控制视频编码质量，而H.264系列标准则倾向于视频信息的数据压缩效率，以调整该系统在特定的码率下的传输。
1-2-1 MPEG-x 系列标准
MPEG-x系列标准主要包括MPEG-1、MPEG-2 和MPEG-4。MPEG-1 标准是针对 1.5 Mbps 速率的数字存储媒体运动图像及其伴音编码制定的国际标准，该标准的制定使得基于CD-ROM的数字视频以及MP3 等产品成为可能。在预测和变换方面，MPEG-1采用的是帧间预测和二文DCT变换；量化 后的DCT系数进行变长编码，同时变换系数的DC分量采用预测差分编码；在图像预测类型方面，MPEG-1支持帧内预测、前向帧间预测、双向帧间预测和直接预测 MPEG-2 是在 MPEG-1 基础上的进一步扩展和改进，主要是针对数字视频广播 DVB、高清晰度电视HDTV 和数字视频光盘DVD 等应用而制定的。MPEG-2 标准制定了不同的档次和级别，档次和级别 的组合可以定义一个编解码器所支持的具体特性。这样不仅有利于同一标准下不同产品之间的相互操作 而且有助于 MPEG-2 的推广和应用。MPEG-2 引入了半像素精度的运动搜索和帧/场编码，同时还支持 时间、空间和PSNR 三方面的可分级编码。 MPEG-4 支持逐行扫描和隔行扫描，是基于视频对象的编码标准，通过对象识别提供了空间的可伸缩性。MPEG-4 与 MPEG-1 和 MPEG-2 不同，它更注重于多媒体系统的交互性和灵活性。传统的动态图像压缩标准的核心技术是离散余弦变换，并没有考虑图像的具体结构和内容，因此，不能在压缩率上 进一步提高。实际上，视频序列除了统计冗余外，还存在知识冗余。MPEG-4 考虑到了这一点，提出了基于图像内容的视频压缩方法。这种方法可以方便实现高效压缩、基于内容的交互、以及基于内容的分级扩展等功能。MPEG-4 的目标与以前的标准不同，它更多定义的是一种格式和框架，MPEG-4 编码系统是完全开放的，可以随时加入新的算法模块。
1-2-2 H.26x 系列标准
H.26x 系列视频压缩标准是ITU-T 国际组织发布的，它们针对不同的视频通信应用。例如，从H.261 到H.263 视频压缩标准是为了满足从ISDN 视频服务到局域网、无线网络视频服务的应用要求。这些标 准的制定是为了最大限度地发挥视频压缩编码的性能。
在H.26x系列中，H.261 是第一个获得广泛应用的视频编码标准，公布于 1990 年。H.261 是一个完整的视频编码算法，它在帧间编码时采用了基于 16×16 的宏块和整像素精度的运动估计。在帧内编码 时采用了基于8×8 的DCT运算，还包含变长编码等技术，这有效的降低了视频序列的冗余度，建立了取得巨大成功的基于块的混合编码框架。其为后来的MPEG-1、MPEG-2、H.263 等一系列视频压缩标准提供了基础。