1、 1 毕业论文开题报告 电子信息工程 H.264 中的 CAVLC 解码算法与仿真 一、课题研究意义及现状 当今世界计算机和网络技术高度发展，通信信道的带宽也有所增加，但是仍然难以满足视频传输对带宽的要求。所以在现有条件下以 H.264为标准的图像传输技术是个很值得研究的课题。 由于 H.264 标准具有压缩性能高和网络适应性强的特点，使其在众多多媒体业务的应用领域具有广阔的市场前景，而其计算和硬件实现上高复杂度的障碍，也将会随着新的优化技术的提出以及硬件性价比的提高而消失，而以 H.264 标准为核心的新一代数字视频产业将成为 未来多媒体技术的主流。 在 H.264 的 CAVLC（基于上下
2、文自适应的可变长编码）中，通过根据已编码句法元素的情况动态调整编码中使用的码表，取得了极高的压缩比。 CAVLC 用于亮度和色度残差数据的编码。在CAVLC 熵编码方法中，对非零量化系数和系数的大小、位置给以独立编码。残差经过变换量化后的数据表现出如下特性： 4*4 块数据经过预测、变换、量化后，非零系数主要集中在低频部分，而高频系数大部分是零；量化后的数据经过 zig-zag 扫描， DC 系数附近的非零系数值较大，而高频位置上的非零系数值大部分是 +1 和 -1；相邻 的 4*4 块的非零系数的数目是相关的。非零系数的变化有一定的规律性和相关性，零系数的游程编码也具有一定特性。 CAVLC
3、 充分利用残差经过整数变换、量化后数据的特性进行压缩，进一步减少数据中的冗余信息，为 H.264 卓越的编码效率奠定了基础 。 在熵编码方面 , H.264/AVC 所采用的基于上下文自适应的可变长编码 (Contest - based Adaptive Variable Length Code, CAVLC) 是变长编码的一种扩展 , 它根据编码语法元素动态调整编码中使用的码表 , 以达到更高的编码效率。 这些特点使得 H.264/AVC 中 CAVLC 解码器的设计复杂性增加。设计低成本高性能的 CAVLC 解码器成为近年来国内外研究者关注的热点。 二、课题研究的主要内容和预期目标 熟悉
4、Matlab 软件和 H.264 视频编解码标准的 CAVLC 解码模块，设计基于码头分组的 CAVLC解码算法，并用 Matlab 程序实现 具体内容 和要求 ： (1) 研究 H.264 中常见的 CAVLC 解码方法 ，如 二叉树方法 ， 全码表解码方法 ， Hashemian 方法 ，比较他们之间的特点。 (2) 设计基于码头分组的 CAVLC 解码算法； (3) 编写 Matlab 程序实现基于码头分组的 CAVLC 解码功能； 2 (4) 实现 H.264 标准中编码参数为 0NC2 对应的 CAVLC 码表中码字的解码； 结合上述内容，设计开发，完成 相关 的和 CAVLC 解
5、码算法的 Matlab 程序设计，最 后 由 Matlab软件仿真得到实验结果，生成仿真程序和设计文档。 三、课题研究的方法及措施 本课题主要研究的是一个 CAVLC 解 码算法的 Matlab 程序设计，所以主要采用理论分析结合实验方法进行。在 课题研究之前 ， 必须 掌握一定的理论基础， 总结出 适合本课题的设计方案 ；然后，利用 Matlab 软件设计 CAVLC 解码器，仿真实现 CAVLC 解 码功能。 首先，针对 CAVLC 解码 的基本原理的研究，先阅读 H.264 编解码 的相关资料书籍，理解 一些基本原理 ，对 CAVLC 解码 有一个较好地概念， 体会 H.264 标准 在
6、图像和视频压缩技术中的作用和意义。 其次，明确研究的重点是 基于码头分组的 CAVLC解码算法 ，然后阅读一定数量的 H.264 中 CAVLC解码 算法相关资料，查阅相关书籍，对这个课题有一个大致的了解，了解国内外对于该课题的研究现状和方向，探索新的优化技术。另外，详细研究 CAVLC 的 解码 原理及过程，设计 CAVLC 解码 框图 ， 分析 二叉树方法 ， 全码表解码方法 ， Hashemian 方法 对解码效率的影响， 为接下来的程序设计做好理论准备。 最后，通过研究相关资料，查找 Matlab 软件程序设计的基本原理，熟悉 Matlab 的 实验环境， 根据 系统总体指标及功能要求
7、 着手编写仿真程序。用软件仿真的手段对 CAVLC 的 解码 进行测试。对比实验结果， 确认是否符合其解码规则 ，得出课题研究的成果。 四、课题研究进度计划 20010/2011（第一学期）： 明确任务，收集资料，确定系统总体设计方案，完成外文翻译、文献综述及开题报告，并做好开题答辩。 2010/2011（第二学期）： 第 1 周至第 3 周： 掌握 CAVLC 相关解码算法，同时学习并掌握 Matlab 程序设计； 第 3 周至第 4 周： 编写 Matlab 程序实现 CAVLC 解码功能，并用 Matlab 程序实现 H.264标准中 CAVLC 码表中对应码字的解码，并进行反复论证；
8、第 5 周至第 6 周： 进行方案补充以及相关信息的修改； 第 7 周至第 8 周： 撰写毕业论文，完善与修改毕业论文； 做好论文答辩的 PPT 资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。 五、参考文献 1 朱冬冬 ,戴琼海 . H.264 解码器中 CAVLC 码表查找 算法的改进 J.电视技术 ,2004,1,1:26- 27. 3 2 路奇 ,方向忠 ,刘凌志 . 基于 SOC 平台设计的 H.264/AVC CAVLC 解码器 J. 电视技术 , 2005,4,04:2932. 3 任巨 ,何义 ,吴伟 ,张春元 . 实时高清 H.264编码中 CAVLC的流式实现 J. 计算机工程与科
9、学 , 2009,7,31(A1):5254. 4 S. Baumann, J. Czaja ,W. Lechner. Improving Safety in Alpine Regions through a combination of GSM/GPRS with satellite communication, GIS, and robust positioning technologyM. New York:Sustainable Natural Hazard Management in Alpine Environments, 2009,9. 5 Miikka Lundan, lgor
10、 D. D. Curcio. Optimal 3GPP packet-switched streaming service (PSS) over GPRS networksJ. Multimedia Tools and Applications,2007,4, 35(3): 285310. 6 Dirk Staehle, Kenji Leibnitz, Konstantin Tsipotis. QoS of Internet Access with GPRSJ. Wireless Networks,2003, 9, 9 (3):213222. 7 毕厚杰 .新一代视频压缩编码标准 :H.264
11、/AVCM.北京 :人民邮电出版社 .2005,5. 8 安向阳 , 沈庭芝 . 基于 DSP TMS320DM642的 H.264视频编码的实现和优化 J. 微计算机信息 ,2005,10,21(7-2):128130. 9 张颖 ,刘济林 . H.264 中 CAVLC 解码的分组优化 J. 信号处理 ,2005,1, 21(1):1821. 10 崔晓艳 ,蒋安平 .一种适用于 H.264 标准的新型 CAVLC 解码器设计 J. 北京大学学报 (自然科学版 ),2007,9,43(5):664668. 11 乔飞 ,魏鼎力 ,杨华中 等 . 一种适用于 H.264 标准的高度并行双层流
12、水线结构 CAVLC编码器 J. 电子学报 ,2010,7,38(7):17061710. 12 肖辉 , 伍瑞卿 , 樊丰 . 基于 DM642 的 CAVLC 解码器快速算法与实现 J. 电视技术 ,2009,2,33(02):2022. 13 张秀丽 , 万忠 , 鲍 程红 . 基于 码 头分 组的 CAVLC 解码算法优化 J. 电路 与 系统 学报 ,2009,6,14(3):127130. 14 余兆明 , 查日勇等图像编码标准 H.264技术 M北京 : 人民邮电出版社 ,2006, 3. 15 李江波 ,陈冒银 ,王忠辉 . 基于码头分组的 H. 264 变长解码算法优化 J. 现代电子技术， 2007,19：66-68. 16 Shieh B J ,Lee Y S ,Chen Y L. A New Approach of Group2 based VLC Codec System with Full Table Programmability J . IEEE Circuits and Systems for Video Technology , 2001 ,11 (2) :210-221. 17曹宁 ,梅侠 .CAVLC 解码的一种有效方法 J.中国图象图形学报 ,2008,13(2),230-234.
