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基于MATLAB的H.264帧内编码模式选择与压缩算法实现

资 源 简 介

本项目通过MATLAB实现了H.264标准的帧内编码核心功能,支持4x4和16x16两种宏块划分模式,涵盖9种4x4亮度块预测与4种16x16亮度块预测算法,适用于视频编码研究与教学应用。

详 情 说 明

H.264帧内编码模式选择与压缩算法实现

项目介绍

本项目完整实现了H.264视频编码标准中的帧内编码(intra coding)算法。通过对视频序列进行全I帧编码,实现了从原始YUV视频到H.264兼容比特流的完整编码流程。项目核心聚焦于帧内预测模式的选择优化和高效的压缩算法实现。

功能特性

  • 帧内预测支持:完整实现4x4和16x16两种宏块划分模式,支持9种4x4亮度块预测模式、4种16x16亮度块预测模式以及4种色度块预测模式
  • 率失真优化:采用RDO技术进行最佳预测模式选择,平衡编码效率与重建质量
  • 完整编码流程:包含DCT变换、量化、CAVLC熵编码等核心处理模块
  • 性能评估:实时计算比特率、压缩比和PSNR等编码质量指标
  • 可视化输出:提供预测模式分布图和率失真曲线等分析工具

使用方法

输入要求

  • 原始视频:YUV 4:2:0格式文件(如.yuv后缀)
  • 视频参数:需指定分辨率(如QCIF 176x144)、帧率
  • 编码参数:量化参数QP(0-51范围)、GOP结构(固定为全I帧)

运行流程

  1. 配置视频源文件和编码参数
  2. 执行主程序启动编码过程
  3. 获取输出结果:编码比特流(.264)、重建YUV视频、统计报告
  4. 查看可视化结果:模式选择分布图和率失真曲线

输出结果

  • 编码比特流文件(H.264兼容格式)
  • 重建视频文件(YUV格式)
  • 编码统计信息(比特率、压缩比、PSNR值)
  • 可视化分析图表

系统要求

  • MATLAB R2018b或更高版本
  • 支持图像处理工具箱
  • 足够内存空间(建议4GB以上)
  • 适用于Windows/Linux/macOS平台

文件说明

主程序文件实现了完整的编码流水线控制,包括视频数据读取、宏块划分处理、预测模式计算与选择、变换量化操作、熵编码生成以及性能评估输出。该文件协调各功能模块协同工作,负责参数配置初始化、编码过程调度、结果数据收集和可视化展示,是整个系统的核心控制枢纽。