H.264/AVC帧内预测模式决策算法研究

文章对H.264/AVC标准中帧内预测模式及其决策算法进行了深入研究。首先介绍了四类帧内预测模式及参考代码中所用的全搜索的模式决策算法;然后详细分析了基于边缘方向直方图和基于分组像素点的快速决策算法的原理,通过实验对两种快速算法的运算量及优化效果进行了比较和分析;最后对帧内预测模式及其决策算法进行归纳总结,并就编码精确度、编码运算量、优化帧间预测三个方面提出了帧内预测模式决策算法进一步研究和改进的方向。     

改进的H.264快速帧内预测模式选择算法

为了减小H.264编码算法的复杂度,提出一种快速的帧内模式选择算法。根据宏块内部相邻像素差的特点判定宏块预测类型,对基于边缘方向直方图的Pan算法进行改进,利用改进的算法对选定了预测类型的宏块进行预测,选出最佳的预测模式。实验结果表明,该算法在保证失真率和码率性能的前提下,编码时间平均减少了71.6%,大大提高了编码效率。     

基于宏块预判的快速帧内预测模式选择算法

针对H.264/AVC帧内预测模式选择部分计算复杂度问题,提出一种基于宏块预判的快速帧内预测模式选择组合算法.该算法采用低复杂度的三点梯度算子改进了边缘方向直方图帧内预测模式选择算法（Pan算法）中利用Sobel算子得到边缘方向矢量.首先运用平均绝对误差（Mean Absolute Difference,MAD）值对编码宏块类型结合QP下的阈值进行预判;预判后的宏块采用改进的Pan算法进行模式筛选,最后确定最佳的预测模式.实验结果表明,在6个不同视频序列全I帧编码情况下,该算法与全搜索算法相比编码时间平均减少大约72.4%,与Pan算法相比编码时间减少28.6%,而码率仅分别增加4.21%、1.8%,峰值信噪比基本不变.     

H.264快速帧内预测模式选择算法

H.264引入帧内预测技术提高了I帧的编码效率,但也大大增加了编码的计算复杂度。为了降低计算复杂度,根据预测模式算法的特征提出了一种基于像素边缘矢量方差及子块宏块映射关系的帧内预测模式快速选择算法。实验结果表明,该算法在保证图像质量和比特率大致不变的前提下,极大地降低了帧内预测编码的计算复杂度。     

AVS中帧内预测模式的快速选择策略

为了降低AVS帧内预测模式的计算复杂度,提出了一种率失真优化（RDO）准则下的基于边缘特征的快速帧内预测模式选择算法。利用Sobel算子对亚采样后的图像建立边缘方向场,构建编码块的预测模式直方图,根据预测模式直方图的分布确定率失真优化候选预测模式;并对亮度块和色度块分别优化。仿真结果表明,与原AVS相比,该算法在比特率略有增加和信噪比基本保持不变的条件下,大大减少了计算时间,提高了AVS编码速度。     

基于纹理估计的H.264帧内预测快速算法

帧内预测是H.264取得高编码效率的关键技术之一,但其计算复杂度是H.264帧内编码中的瓶颈问题。结合H.264帧内预测特点,提出一种基于纹理估计的帧内预测快速算法。首先通过计算相邻宏块的边界像素差值,估计图像的纹理方向,再根据此方向选择相应的帧内预测模式,减小候选模式数量,简化模式选择过程,降低了帧内预测的计算复杂度。实验结果表明,在保证图像质量和编码码率的前提下,本算法能有效提高H.264的编码速度,有利于实时应用。     

基于图像特征的H.264快速帧内模式预测算法①

H.264引入帧内预测技术提高了I帧的编码效率,但也大大增加了编码的计算复杂度。在深入分析帧内预测原理以及预测模式选择过程的基础上,提出了一种快速H.264帧内预测模式选择算法。该算法通过预测模式尺寸预先选择原则、帧内预测模式快速选择原则和提前中止原则来加快编码速度。实验结果表明,该算法在保证图像质量和比特率大致不变的前提下,与H.264原有的全搜索算法相比,编码速度能够平均提高41.3%～53.4%;与快速三步法相比,编码速度能够平均提高21.4%～32.4%。     

一种改进的快速H.264/AVC帧内预测Pan算法

对基于边缘方向直方图的快速帧内预测Pan算法进行了改进，应用了帧内Intra_4×4和Intra_16×16块类型选择以及4×4亮度块模式选择提前中止技术。实验结果表明,该方法在保证图像失真度和码率性能的前提下,单帧编码时间较Pan算法减少了29.093%，较大幅度地加快了帧内模式决策速度。     

一种基于信息熵的快速H.264帧内预测算法

本文基于图像的信息熵和边缘方向信息针对H.264的帧内预测算法计算复杂度高、不适合于实时应用的弱点,提出一种新的帧内预测快速算法。该算法利用图像的信息熵从Intra4×4与Intra16×16两种预测模式中选择一种最佳预测模式,利用边缘方向信息将Intra4×4的9种模式选择降为4种,并利用JVT公布的测试平台JM8.4进行了实验仿真。实验结果表明,该算法在码率平均增加1.4%,峰值信噪比平均下降0.058dB的情况下,能缩短编码时间50%左右,是一种快速的H.264帧内预测算法。     

基于边缘方向直方图的H．264帧内预测快速算法

H．264／AVC是最新的视频编码标准,和以往的标准相比,它具有更高的压缩性能。H．264／AVC采用了非标准方法率失真优化（RDO,Rate Distortion Optimization）技术,提高编码性能的同时也使得计算复杂度大大增加,难以适应实时性要求较高的场合。为了降低帧内预测模式选择的复杂度,在Pan算法的基础上提出了快速模式选择新算法。对Pan的基于边缘方向直方图的快速算法进行了改进;同时,结合色度预测模式与亮度预测模式的相关性,以及Intra16×16与Intra4×4的相关性,从而降低了模式选择的计算复杂度。实验结果表明,该方法在PSNR和码率基本不变的情况下,编码时间大大缩短。     

基于方向测度的H.264快速帧内预测算法

H.264在空间域上从多个方向进行多种模式的帧内预测,并使用率失真优化算法选择最佳模式,使编码的复杂度大幅增加。为此,提出了一种基于方向测度的快速帧内预测算法。该算法使用方向测度来判断块的平坦程度和纹理方向,它可以预先排除可能性小的预测模式,避免了不必要的代价计算。实验结果表明,算法在保持信噪比平均降低0.05 dB和码率平均增加1.27%基础上,编码时间平均减少了39.16%。     

基于边缘特征的H.264/AVC帧内模式选择算法

为降低H.264帧内预测模式的计算复杂度,提出了一种率失真优化（RDO）准则下的基于边缘特征的快速帧内模式选择算法。该算法根据主要边缘强度（KES）等边缘方向特征,选择出与该特征相对应的模式子集进行RDO计算,大幅度降低了帧内预测的模式选择数;同时将亮度宏块和色度宏块分别优化以降低计算复杂度。仿真结果表明,与原H.264相比,所提出的算法在比特率略有增加和信噪比基本保持不变的条件下,大约减少75%的计算时间,大大降低了算法的计算复杂度;与PAN FENG等人提出的基于Sobel算子的边缘矢量检测算法相比,两者的比特率基本相同,但算法的平均峰值信噪比明显高于PAN的算法,编码时间也有明显降低,同时运算简单规则,更易于VLSI的实现。     

H.264视频流分辨率缩减转码的快速宏块模式选择算法

H.264视频编码标准采用帧内预测,帧间的宏块分割等新的特性提高了编码效率,同时也较大地提高了模式选择的复杂度,因此H.264视频转码中模式选择算法将显著影响到转码的效率。提出了一种适用于H.264视频流空间分辨率缩减转码的宏块模式选择算法。主要利用输入码流中的宏块模式和运动矢量信息,获得局部的预测方向或者梯度方向,从而根据方向信息,减少需要计算的宏块模式的数目。实验证明,在保持编码效率和视频质量的同时,能够有效地降低H.264下采样转码过程中的宏块模式选择算法的复杂度。     

基于边缘方向直方图相关性匹配的图像检索

针对基于边缘方向自相关图的图像检索算法的优缺点,提出了一种基于边缘方向直方图相关性匹配的图像检索算法。使用自适应中值滤波器滤除图像中的椒盐噪声。利用Sobel算子提取图像边缘,通过计算边缘梯度幅值、角度统计后得边缘方向直方图,并对直方图进行等级化排列构成特征向量。最后使用斯皮尔曼等级相关计算图像特征向量间的相关系数作为衡量图像间相似性的指标。实验结果表明：该算法的平均查准率、查全率较基于边缘方向自相关图算法分别提升10.5%,9.7%,平均检索耗时减少了7.5%。实验验证了算法的有效性,可将算法应用到中大规模图像检索系统中以提升检索效果,提高系统速度。     

基于聚合边缘方向直方图的图像检索算法

针对传统的边缘方向直方图在图像检索应用中的不足,提出了一种基于聚合边缘方向直方图的图像检索算法。采用小波模极大值边缘检测算法提取图像边缘;根据图像边缘点的方向信息及其之间的空间分布特征得到聚合边缘方向直方图;通过循环移位计算直方图间的最小距离作为相似度,实现了图像检索。该方法具有较好的平移、旋转、尺度不变性。实验结果证明了该算法的有效性和可行性,并取得了较好的检索效果。     

一种从H．264视频流中快速计算直方图的方法

为了快速提取视频流的直方图信息，提出了一种针对H．264视频流的快速直方图提取算法，并首先详细阐述了该算法的基本原理与实现过程。该算法是直接利用压缩视频流中的特征信息，采用基于统计的方法来快速计算出亮度直方图。相关实验结果表明，用该算法计算出的直方图与计算解压后的图像所得到的直方图非常接近，且效率上有很大的提高，可适用于镜头分割、视频检索等相关应用领域。