基于MATLAB的H.264帧内预测编码算法实现与验证系统

资 源 简 介

本项目在MATLAB平台完整实现了H.264标准的帧内预测编码算法，重点开发了垂直预测模式，支持图像块预测、残差计算与压缩编码功能，为视频编码研究提供高效验证工具。

详 情 说 明

基于MATLAB的H.264帧内预测编码算法实现与验证系统

项目介绍

本项目实现了H.264视频编码标准中的帧内预测编码算法，重点完成了垂直预测模式的完整实现。系统能够对输入的图像块进行有效的帧内预测处理，通过计算预测值与原始像素值的残差，实现图像数据的压缩编码。系统设计具有良好可扩展性，已为其他预测模式预留接口架构。

功能特性

• 核心预测算法：完整实现H.264标准的帧内垂直预测模式
• 残差计算：准确计算原始像素与预测值之间的差异
• 压缩编码：通过预测残差实现数据压缩
• 可扩展架构：预留水平预测、DC预测等模式的接口，便于功能扩展
• 性能评估：提供压缩比等量化指标输出

使用方法

输入格式

• 输入数据类型：uint8矩阵
• 支持块尺寸：4×4或8×8像素块
• 输入示例：

input_block = [123,125,130,128; 120,122,128,126; 118,121,127,125; 119,120,126,124];

输出结果

系统返回包含以下字段的结构体：

• predicted_block：预测块数据（uint8矩阵）
• residual_block：残差块数据（int16矩阵）
• prediction_mode：使用的预测模式（字符串）
• compression_ratio：压缩比（double数值）

运行示例

% 调用帧内预测编码函数 result = intra_prediction_encoder(input_block);

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• Image Processing Toolbox（图像处理工具箱）
• 适用于Windows/Linux/macOS操作系统

文件说明

主程序文件实现了系统的核心处理流程，包括图像块数据的读取与验证、帧内预测算法的执行控制、垂直预测模式的具体计算、残差矩阵的生成与处理、压缩性能的评估分析以及最终结果的结构化输出。该文件作为系统的主要入口点，协调各个功能模块的协同工作，确保编码过程的完整性和准确性。