1、 视音频信号处理课程设计视音频信号处理课程设计 （2013/2014-1 第第 19 周）周） 2014 年年 1 月月 2 视音频信号处理课程设计视音频信号处理课程设计 任任 务务 书书 一、设计目的：一、设计目的： 1掌握视音频系统方案设计的一般方法，主要包括系统分析、系统设计的组织和实 施。 2掌握音频信号处理和图像数据处理方法和技术。 3. 掌握视频的预测编码处理的编程技术，并能独立完成一般小型视音频信号处理系 统的程序设计、调试运行等工作。 3培养把所学知识运用到具体实践对象，并能提出详细解决方案的能力。 二、任务要求：二、任务要求： 1. 请设计一种处理视频（连续图像）数据的压缩和
2、解压算法，并编程实现，实现语言 为 C/C+。 2. 图像的原始数据文件为 BMP 文件，图像数据请自行获取，所处理的图像帧数不能少 于 10 帧。输出的编码文件格式请自行定义。 3. 压缩算法的环节必须包括运动估计和运动补偿、 熵编码， 变换编码 （比如 DCT 变换） 为建议环节，不是必须环节。 4. 解压算法需要能够从压缩数据恢复图像数据。 5. 请计算你所完成压缩算法的压缩性能（压缩比）以及图像质量（PSNR） 。 三、结果形式：三、结果形式： 1、算法流程设计：关于所设计的视频压缩解压算法流程的详细描述。 2、算法源代码。 3、原始图像文件。 4、算法性能分析报告：主要包括压缩算法的
3、压缩性能（压缩比）以及图像质量的实验 计算结果。 5、上机正常运行。 四、成绩考核：四、成绩考核： 1课程设计态度（30 分） 。 2递交的课程设计报告（60 分） 。 3、上机运行情况（10 分） 。 评分按任务项具体要求的基本要求为标准，总分 100 分。总成绩折合以五级制成绩计 （优秀、良好、中、及格、不及格） 。 要求同学们独立完成，发现抄袭的，经查实后以 0 分计。 3 五、工作进度： （共五、工作进度： （共 1 1 周）周） 时 间 实 践 内 容 授 课 地 点 指导教师 日期 周次 星期 1.6 19 一 视音频系统方案设计 10-308 张海翔/ 肖荣 1.7 19 二 音
4、频信号处理 10-308 张海翔/ 肖荣 1.8 19 三 图像数据处理 10-308 张海翔/ 肖荣 1.9 19 四 视频的预测编码处理 10-308 张海翔/ 肖荣 1.10 19 五 视音频系统整体设计 10-308 张海翔/ 肖荣 1.10 19 五 答辩、考核 10-308 张海翔/ 肖荣 4 视音频信号处理课程设计设计报告视音频信号处理课程设计设计报告 目目 录录 一、算法流程设计： .5 二、算法源代码： .5 三、原始图像文件： .7 四、算法性能分析： .6 五、结果分析、结论与体会： 13 六、参考文献及资料： .15 5 一、一、算法流程设计：算法流程设计： 视像数据的
5、压缩算法视像数据的压缩算法 MPEG-1 视像(MPEG-1 Video) 压缩视像数据的基本方法可以归纳成两个要点 在空间方向上，采用与 JPEG 类似的算法来去掉空间冗余数据 在时间方向上，采用移动补偿(motion compensation)算法来去掉时间冗余数据 视像数据结构视像数据结构 把视像片段看成由一系列静态图像(picture)组成的视像序列(sequence) 把视像序列分成许多像组(group of picture，GOP) 把像组中的每一帧图像分成许多像片(slice)，每个像片由 16 行组成 把像片分成 16 行16 像素/行的宏块(macroblock，MB) 把宏
6、块分成若干个 8 行8 像素/行的图块(block) 使用子采样格式为 4:2:0 时，一个宏块由 4 个亮度(Y)图块和两个色度图块(Cb 和 Cr)组成 预测图像预测图像 P 的压缩编码算法的压缩编码算法 算法原理算法原理 预测图像 P 的编码以宏块(MB)为基本编码单元，一个宏块定义为像素的图块，一般取 1616 预测图像 P 使用两种类型的参数表示 当前要编码的图像宏块与参考图像的宏块之间的差值 宏块的移动矢量(motion vector, MV) 像片(slice) 宏块(MB) (macroblock) 图像(picture) 像组(GOP) (group of picture) 视像序列 (sequence) 1616 16 16 1616 (彩 色 宏 块 ) 01 2345 YC bC r 8 8 8 8 (a) 视像数据的组织 (方框中的数字为图块编号) (b) 宏块的结构(4:2:0) D C T+量 化 +R L E， 最 佳 匹 配 移 动 矢 量 求 差 值 编 码 图 像 参 考 图 像 64
