题目：数字视频的帧内编码方法研究

数字视频编码是多媒体信息处理领域的核心技术之一，一直是视频信息存储、传输等应用领域的研究热点。虽然数字视频已广泛应用于生产、生活等各个方面，但是视频应用对带宽和存储空间需求的增长速度远高于带宽和存储空间自身增长的速度。学术界和企业界一直致力于研究更加高效的视频编码技术。视频编码中，I帧独立编码，方便视频切换，提高容错能力，但与预测帧编码相比，I帧编码效率比较低。因此，研究压缩比率高、重建图像质量好、编码速度快的数字视频帧内编码方法具有十分重要的意义。本文在帧内编码框架、编码关键技术、帧内编码具体实现等方面开展了工作，研究成果包括：第一，针对现有I帧编码利用本帧信息预测不够准确的问题，提出了基于空域分解的帧内编码框架。该框架在空域上把I帧分解成基本子帧和预测子帧，然后分别进行编码，通过空域合成形成重建I帧。与已有的I帧编码方法相比，该框架引入预测帧编码思想，更易于消除数据冗余，提高编码效率；该框架仍然属于基于块变换的混合编码框架，易于成熟先进编码技术的引入。第二，针对H.264帧内预测算法计算复杂度高的问题，提出基于频域和空域分析的帧内预测快速模式选择算法。利用频域系数的特性以及编码模式的相关性，估计编码块的复杂程度、纹理方向及编码模式，选择编码块尺寸，缩小模式选择范围。实验表明，在保持质量相当的情况下，与同类快速算法相比，本文算法速度提升明显，与H.264帧内预测算法相比，本文算法平均编码时间节省约64.1％。第三，针对预测子帧间数据相关性极强，预测后零块比例较大的特点，提出了Skip模式预先判断的预测子帧快速编码算法。在研究预测子帧块匹配算法的基础上引入Skip编码模式，基于变换量化推导出阈值更新公式，结合Skip模式定义进行Skip模式的判断，尽量避免块匹配搜索。实验表明，在编码质量降低约0.1dB的情况下，Skip模式的检出率约53.3％，搜索块数减少约49.3％。第四，根据帧内编码框架，应用提出的子帧快速编码算法，实现了基于空域分解的帧内编码算法，性能增益明显。以720×576视频为例，与H.264帧内预测算法相比，在码率相当的情况下，PSNR值提高约0.5～2dB，在PSNR值相同的情况下，可节约10％～40％的码流量，主观质量比较好。基于TI C6455 DSP，对上述算法进行结构级和代码级的优化，对720×576的视频每帧编码时间小于40ms，可进行实时编码。