随着网络技术的发展以及多媒体技术的逐步成熟,多媒体技术已经广泛应用于社会的各个领域。高清视频图像信息量巨大,其应用对现有视频图像处理、存储、以及网络传输提出了新的要求。为了提高高清视频图像的处理效率,降低延时,新的运算体系结构和高性能计算方法层出不穷。在现有计算机系统体系结构中,发展趋势之一是多核CPU系统结构;另一个发展趋势是包含有图像处理器的异构多核结构(CPU+GPU)。研究了在后者结构环境里,从理论上如何提高高清视频图像处理中转码、编码的并行性,提出了相应的并行性算法,给出详细的测试数据和对比结果。主要研究和创新工作如下:1,分别对HARR和5/3小波变换,提出了基于异构多核平台下并行整数小波变换方法。依据HARR小波变换的原理,以四个相邻位置的像素为单位做并行计算。根据5/3整数小波变换原理,以行为单位对其做并行计算。与CPU结构整数小波变换计算时间相比较,在GPU多核结构平台下采用5/3小波处理高清图像的计算时间减少了90%左右。2,提出了一种MPEG-2/H.264帧内并行快速转码算法PFIT,算法包含三个并行计算环节:以解码过程中的DCT因子为研究对象,并行统计图像各个宏块的平滑性,预判H.264帧内编码的宏块模式选择;对DCT信息做并行IDCT计算,使其解码到像素域;在像素域对图像做SOBEL边缘检测,并行统计和分析了4×4,8×8和16×16内的方向性,最终确定H.264帧内编码预测模式。通过OpenMP在双GPU平台上对前两个步骤同时并行计算。实验结果表明,在牺牲较小PSNR条件下,PFIT算法降低帧内转码的时间复杂度,与标准级联算法运算时间相比较减少了50%左右。3,提出了一种MPEG-2/H.264帧间并行快速转码算法PFPT,算法包含三个并行环节:通过对MPEG-2帧间解码信息再利用,并行预判宏块运动强度,进一步预判Intra模式选择或Inter模式分割,将MPEG-2宏块的1/2精度运动矢量指定为H.264帧间宏块编码的预测运动矢量PMV,根据PMV变化动态调整H.264运动估计的搜索窗口;并行计算H.264七种分割模式的预测差SAD(Sum of Absolute Difference);对帧间编码并行计算运动估计。通过OpenMP在双GPU平台上对前两个步骤同时并行计算。实验表明与标准级联转码算法运算时间相比较减少了90%左右。4,在2,3的算法基础上,提出了一种MPEG-2/H.264分辨率并行快速转码算法PFRT。首先,分析帧内分辨率转码算法,利用邻近四个宏块预判模式,预估重构宏块的模式选择,预测模式选择仍然采用3中SOBLE边缘检测来进行预判。其次,分析帧间分辨率转码算法,利用邻近四个宏块的解码信息分析各个宏块的运动复杂度,对重构宏块做模式分割选择以及预测运动矢量的估计。实验表明,在与标准级联算法在时间复杂度上比较中,帧内分辨率转码算法计算时间减少了50%,帧间分辨率转码算法计算时间减少了90%。5,在以上算法的基础上,提出了含双GPU环境下高清视频图像处理的框架结构,提出了基于上述框架的眼科远程医疗系统,该系统能有效对高清视频图像做并行处理。