基于深度信息的多视点视频快速模式选择算法

针对多视点视频编码原始模式选择算法编码复杂度极高的问题,分析多视点视频加深度视频中宏块模式与深度信息间的关系,提出一种基于深度信息的多视点视频快速模式选择算法。结合深度值将三维空间分成远、近、中3个区域分别处理。针对复杂度最高的中距离区域,将全局视差矢量指向的参考视点对应块及其周边宏块采用率最高的模式作为候选模式,提前分离出可能采用大块模式的宏块,利用基于运动信息的深度平坦度动态阈值判定方法确定最终的宏块预测模式。实验结果表明,该算法在基本保证率失真性能的情况下,与全搜索算法相比,可平均节省71.70%的搜索点数,明显降低了编码复杂度。     

多视点视频编码模式决策快速算法

多层循环的多参考帧选择算法和运动估计搜索等算法提高了模式选择精度,但导致多视点视频编码复杂度急剧增加.我们在运动估计快速搜索算法的基础上,结合采用信息重用技术的多参考帧选择算法,提出一种模式决策快速算法.其中信息重用技术通过模式集合划分思想,根据模式尺寸块大小和编码特点将所有编码模式划分成三个集合,在同一集合中小尺寸块重用大尺寸块的最佳参考帧索引和最佳编码方向以减少多参考帧循环搜索次数.实验结果表明:与JMVC8.3.1原算法相比能减少70%-90%的编码复杂度,峰值信噪比(PSNR)下降在0.1d B以内,码率增加幅度少于6%.     

联合深度视频增强的3D-HEVC帧内编码快速算法

目的 针对高效3维视频编码标准（3D-HEVC）深度视频编码复杂度高和获取不准确的两个问题,现有算法单独进行处理,并没有进行联合优化。为了同时提升深度视频编码速度和编码效率,提出一种联合深度视频增强处理和帧内快速编码的方法。方法 首先,引入深度视频空域增强处理,消除深度视频中的虚假纹理信息,增强其空域相关性,为编码单元（CU）划分和预测模式选择提供进一步优化的空间;然后,针对增强处理过的深度视频的空域特征,利用纹理复杂度将CU进行分类,提前终止平坦CU的分割过程,减少了CU分割次数;最后,利用边缘强度对预测单元（PU）进行分类,跳过低边缘强度PU的深度模型模式。结果 实验结果表明,与原始3D-HEVC的算法相比,本文算法平均节省62.91%深度视频编码时间,并且在相同虚拟视点质量情况下节省4.63%的码率。与当前代表性的帧内低复杂度编码算法相比,本文算法深度视频编码时间进一步减少26.10%,相同虚拟视点质量情况下,编码码率节省5.20%。结论 该方法通过深度视频增强处理,保证了虚拟视点质量,提升了编码效率。对深度视频帧内编码过程中复杂度较高的CU划分和预测模式选择分别进行优化,减少了率失真代价计算次数,有效地降低了帧内编码复杂度。     

基于相关性分析的MVC比特分配算法

针对目前尚未深入研究多视点视频编码（Multi—view Video Coding,MVC）码率控制的问题,提出了一种基于相关性分析的多视点视频编码码率控制算法。该算法的核心是先根据视差预测和运动预测的结构关系,将所有图像分成6种类型的编码帧,并改进二项式率失真模型,然后根据多视点视频相关性分析在各个视点之间进行合理的码率分配,将码率控制分成4层结构进行多视点视频编码的码率控制。其中,帧层码率控制考虑分层B帧等因素分配码率,基本单元层码率控制根据宏块的内容复杂度采用不同的量化参数。实验结果表明该码率控制算法实际码率与目标码率平均误差能控制0．6％。     

面向视频播放场景的屏幕编码码率控制方法

针对屏幕中同时出现视频和文字图片时现有码率控制方法的局限性,提出一种新的码率控制方法。以视频缓存检验器和恒定码率因子控制模式为基础,通过视频窗口检测算法将屏幕内容划分为视频区域和非视频区域,并对不同的区域采取不同的码率控制算法。结合视频区域识别算法,新的码率控制方法分别对帧层和宏块层采用如下方法实现优化:对于帧层,若当前帧为P帧且在I帧周围一定范围内,则该帧通过采用P_SKIP模式降低非视频区域的帧率以补偿I帧的整体质量,提高屏幕视频序列的整体视觉效果;对于宏块层,则根据当前宏块所处区域(视频区域或非视频区域)对宏块量化参数及其波动范围作一定调整。实验结果表明,与x264原有的VBV+CRF模式相比,新的码率控制方法获得的主观评价评分要高40%。     

基于双目感知的多视点视频快速编码算法

为了减少多视点视频编码过程中多参考帧预测技术巨大的编码复杂度,提出基于双目恰可察觉失真（BJND）的多视点视频多参考帧快速选择算法,通过分析多参考帧选择与BJND之间的统计特性,提前结束多参考帧选择过程。当BJND大于阈值时,确定参考帧列表中时间或者视点上第一参考帧为最优参考帧。实验结果表明,所提出的快速算法在几乎不影响编码率失真性能的情况下,比多视点视频编码校验模型平均节约76%的编码时间。     

基于背景帧的监控和会议视频帧间快速算法

为降低高性能视频编码（High Efficiency Video Coding,HEVC）中监控和会议视频的编码复杂度,减少编码时间,提出了一种基于虚拟背景帧的监控和会议视频帧间编码的快速编码单元（Coding Unit,CU）划分和预测单元（Prediction Unit,PU）模式选择算法。对原始视频序列进行像素统计分析生成虚拟背景帧,利用生成的虚拟背景帧对CU分类。通过分析不同类别的CU继续划分的比例和其纹理复杂度,快速决策当前CU的划分和PU的模式类型。这种利用虚拟背景帧做判决的算法通过减少CU深度和PU模式遍历而降低编码复杂度,达到快速帧间编码的效果。实验结果表明,与HM16.9相比,该算法在峰值信噪比（Peak Signal-to-Noise Ratio,PSNR）平均下降0.07 dB和码率平均增加1.93%的情况下,能平均减少33.31%的编码时间。     

基于虚拟视图和低秩矩阵恢复的视点间预测

新一代的多视点视频格式引入了深度图用于虚拟视图的合成。为了能充分利用深度信息,进一步提高多视点视频的压缩效率,本文提出一种基于虚拟视图和低秩矩阵恢复的视点间预测方法。首先利用深度图和相邻视点合成虚拟视图,当编码一个宏块时,利用虚拟视图中的对应块作为参考到相邻视图中寻找若干相似块,最后利用低秩矩阵恢复进行处理,以降低噪声。实验结果表明,该方法比JMVC(Joint Multi-view Video Coding)原有的视点间预测方法节省大约2%的码率。     

多视点视频编码快速帧间模式选择算法

为解决多视点视频编码(MVC)可变尺寸块的模式选择计算复杂度过大的问题,提出了基于模式复杂度的多视点视频编码快速模式选择算法。该算法首先分析了多视点视频编码参考模型(JMVC)中各尺寸块的分布特点。然后,提出模式复杂度的概念以确定当前宏块的模式特征。最后,将宏块分成3个不同的模式类型:如果当前宏块属于简单模式,那么仅16×16分块被检查,其他分块均跳过;若当前宏块属于中等模式,则8×8块被跳过;若当前宏块属于复杂模式,所有模式分块都要检查。这样算法对那些不必要的模式选择过程就可以提前终止,从而使得计算量大大减少。实验结果表明:所提算法能保持同JMVC中全搜索算法几乎相同的编码效率,同时使计算复杂度减少62.75%。     

多视点视频编码快速帧间模式选择算法

为解决多视点视频编码(MVC)可变尺寸块的模式选择计算复杂度过大的问题,提出了基于模式复杂度的多视点视频编码快速模式选择算法。该算法首先分析了多视点视频编码参考模型(JMVC)中各尺寸块的分布特点。然后,提出模式复杂度的概念以确定当前宏块的模式特征。最后,将宏块分成3个不同的模式类型:如果当前宏块属于简单模式,那么仅16×16分块被检查,其他分块均跳过;若当前宏块属于中等模式,则8×8块被跳过;若当前宏块属于复杂模式,所有模式分块都要检查。这样算法对那些不必要的模式选择过程就可以提前终止,从而使得计算量大大减少。实验结果表明:所提算法能保持同JMVC中全搜索算法几乎相同的编码效率,同时使计算复杂度减少62.75%。     

跳帧转码的运动矢量合成研究

由于终端设备、通信网络的异构性，视频服务需要提供跳帧转码功能，而直接使用输入码流运动矢量的视频跳帧算法导致视频质量下降严重．在前向主导运动矢量选择算法的基础上，讨论了运动矢量合成时运动矢量越界和主导帧内块不同处理方法对视频质量的影响，提出基于帧内刷新结构的前向主导运动矢量选择算法．实验结果表明，该算法可以有效阻断错误漂移，降低码率，提高视频质量．     

分级视频编码中宏块相关性快速模式决策

为降低空时分级视频编码中自适应层间预测模式的计算复杂度,利用增强层中时域宏块相关性的特点,提出一种随时间等级变化的快速模式决策算法。该算法将参考宏块使用过的模式按照其率失真优化代价排序,选择其中代价较小的模式作为当前宏块的动态备选方案,从而有效地提高编码效率。在JSVM上的实验结果表明,同原有非优化决策算法相比,在PSNR平均降低0.0148dB、比特率增加0.55%的情况下,该优化算法使得平均编码时间减少21.67%。     

H.264/SVC mode decision based on mode correlation and desired mode list

Design of video encoders involves implementation of fast mode decision (FMD) algorithm to reduce computation complexity while maintaining the performance of the coding. Although H.264/scalable video coding (SVC) achieves high scalability and coding efficiency, it also has high complexity in implementing its exhaustive computation. In this paper, a novel algorithm is proposed to reduce the redundant candidate modes by making use of the correlation among layers. A desired mode list is created based on the probability to be the best mode for each block in base layer and a candidate mode selection in the enhancement layer by the correlations of modes among reference frame and current frame. Our algorithm is implemented in joint scalable video model (JSVM) 9.19.15 reference software and the performance is evaluated based on the average encoding time, peak signal to noise ration (PSNR) and bit rate. The experimental results show 41.89% improvement in encoding time with minimal loss of 0.02 dB in PSNR and 0.05% increase in bit rate.     

一种适用于H.264的时域差错掩盖改进算法

视频压缩码流在信道传输时 ,由于受到信道带宽或者稳定性的影响 ,容易发生数据的损坏或者丢失 ,这样不仅会对当前的视频帧产生影响 ,而且差错会延续到随后的视频帧 ,因此 ,需要采用某种技术来降低差错的影响。针对这一问题 ,在对最新视频压缩标准 H.2 6 4研究的基础上 ,基于 H.2 6 4标准的框架 ,对已有的差错掩盖算法进行了改进 ,提出了适合 H.2 6 4编码标准的时域子块匹配差错掩盖算法。该算法首先采用 8× 8的子块代替 16× 16的宏块 ,作为差错掩盖的运算单元 ,然后对不同的子块采用不同的边界像素 ,利用边界匹配算法 ,并通过改进的 1/ 4像素精度菱形搜索法在参考帧内找到最佳匹配块。实验结果证明 ,由于该算法有效地利用了 H.2 6 4压缩码流里的信息 ,因此 ,同传统的时域差错掩盖算法相比 ,对差错信号有更好的恢复效果。     

H.264帧间模式选择快速算法

为尽可能降低H.264标准中的帧间模式选择时间复杂度,降低码率,提出一种快速帧间模式选择算法。算法利用目标检测技术中的Surendra算法以及所提出的速度特性和方向特性检测算法提前判定最佳候选模式,降低了帧间模式选择算法时间复杂度。实验结果表明,在保证重建视频质量的前提下,算法不仅能有效降低时间复杂度,还能降低码率;算法总体性能优于H.264标准算法和目前常见的帧间模式选择快速算法;对于含有大量静止背景或只含少量低速运动的视频,算法性能更加优越。     

Joint rate control for VBR MPEG video on PVC ATM links

A joint rate control algorithm for variable bit rate (VBR) MPEG-compressed digital video on point-to-point permanent virtual circuit (PVC) ATM links is proposed. The algorithm controls the encoding mode of a number of video encoders that operate either on VBR or constant bit rate (CBR) mode. The algorithm selects the encoding mode based on the buffer occupancy of a multiplexer co-located with the encoders that interfaces them to the PVC link. VBR encoding is the predominant encoding mode used during congestion-free periods. CBR mode is used only during congested periods. When CBR is selected, new bit rates are jointly assigned to the encoders based on their relative encoding complexities. The bit rate assigned to the encoders are enforced by a CBR rate control local to each encoder. The performance of the joint rate control algorithm is evaluated through simulation of a packet multiplexer, where a number of connections are multiplexed onto a fixed-capacity channel. The performance is compared to that of multiplexing conventional CBR and open-loop VBR from the video quality and bandwidth efficiency points of view. Simulation results show that the proposed algorithm improves performance over multiplexed conventional CBR or open-loop VBR MPEG video, without significantly increasing implementation complexity. The application of the algorithm to video-on-demand over ATM is discussed.     

基于CPLD芯片的视频图像码率控制方法研究

针对小波视频码率控制方法缓冲器容量有限,存在控制精准误差大的问题,提出了基于CPLD芯片的视频图像码率控制方法研究。依据基于CPLD芯片的视频图像码率控制框图可知,该码率控制方法是由CPLD芯片视频图像灰度增强、编码码率控制、视频质量控制与主动跳帧控制四个模块组成的。运用Philips公司的9位视频输入处理器sAA7113芯片解码视频,输出达到ITU656标准的YUV 4：2：2格式的数字视频信号。统一视频信号格式,利用灰度的线性变换的方式增强图像灰度,借助Verilog HDL描述CPLD执行算法。依据固定编码比特率和固定图像质量之间关系,获取编码特性,并计算缓冲区和编码帧目标比特数,依据当前渲染到纹理值,统计报文丢失率,由此实现视频图像编码码率控制。为了扩充缓冲器容量,对视频质量和主动跳帧进行控制,使缓存满度的减小不会导致控制器无法精准调节后续帧量化参数。由实验结果可知,该方法最小控制误差为0.07,能够有效提高视频质量。     

SSIM-based joint-bit allocation for 3D video coding

The quality of a 3D video display depends on virtual view synthesis process which is affected by the bit allocation criterion. The performance of a bit allocation algorithm is dependent on various encoding parameters like quantization parameter, motion vector, mode selection, and so on. Rate-distortion optimization (RDO) is used to efficiently allocate bits with minimum distortion. In 3D video, rate-distortion (RD) property of synthesized view is used to assign bits between texture video and depth map. Existing literature on bit allocation methods use mean square error (MSE) as distortion metric which is not suitable for measuring perceptual quality. In this paper, we propose structural similarity (SSIM)-based joint bit allocation scheme to enhance visual quality of 3D video. Perceptual quality of a synthesized view depends on texture and depth map quality. Thus, SSIM-based RDO is performed on both texture and depth map where SSIM is used as distortion metric in mode decision and motion estimation. SSIM-based distortion model for synthesized view is determined experimentally. As SSIM cannot be related to quantization step, SSIM-MSE relation is used to convert distortion model in terms of MSE. The Lagrange multiplier method is used to solve the bit allocation problem. The proposed algorithm is implemented using 3DV-ATM as well as HEVC. RD curves show reduction in bitrate with an improvement in SSIM of synthesized view.