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。