基于纹理方向和空域相关的HEVC帧内快速编码算法

为了降低高效视频编码(HEVC)的复杂度,提出了一种基于纹理方向和空域相关性的帧内快速编码算法。一方面,利用相邻编码单元(CU,coding unit)的最佳分割尺寸确定相关性的权重,并根据已编码CU的率失真代价值定义了CU分割尺寸的相关性因子,通过比较该因子提前终止CU分割;另一方面,利用Sobel算子求取预测单元(PU,prediction unit)子块的纹理方向,通过判定其纹理方向显著性确定相应的候选模式集,然后根据PU大小对所得的预测模式修正处理,最后遍历这些候选模式选取最优模式。实验结果表明:本文算法相对于原始HEVC编码方法,在全I帧模式下编码时间平均减少36.84%,BDBR(Bjntegaard delta bit rate)上升约0.81%,BDPSNR(Bjntegaard delta peak signal-to-noise rate)降低了0.047dB。     

一种基于时域相关性的高性能视频编码快速帧间预测单元模式判决算法

为了降低高性能视频编码(HEVC)的编码计算复杂度,根据视频时域上高度相关性的特点,该文提出一种快速高性能视频编码(HEVC)帧间预测单元(PU)模式判决算法。分析了时域上相邻帧两帧相同位置编码单元(CU)的PU模式之间的相关性;同时,针对视频中可能存在对象运动,还分析了前一帧对应位置CU的周边CU与当前帧中当前CU间PU模式的相关性。根据分析的时域相关性,跳过当前CU中冗余的PU模式,从而降低编码复杂度。实验结果表明,在编码效率和峰值信噪比(PSNR)损失很小的情况下,在目前已有的HEVC快速帧间预测算法的基础上,进一步降低了31.30%的编码时间。     

基于时空相关性的HEVC帧间模式决策快速算法

新一代的高效率视频编码标准HEVC采用编码树单元（CTU）四叉树划分技术和多达10种的帧间预测单元（PU）模式,有效地提高了编码压缩效率,但也极大地增加了编码计算复杂度。为了减少编码单元（CU）的划分次数和候选帧间PU模式个数,提出了一种基于时空相关性的帧间模式决策快速算法。首先,利用当前CTU与参考帧中相同位置CTU、当前帧中相邻CTU的深度信息时空相关性,有效预测当前CTU的深度范围。然后,通过分析当前CU与其父CU之间的最佳PU模式空间相关性,以及利用当前CU已估计PU模式的率失真代价,跳过当前CU的冗余帧间PU模式。实验结果表明,提出的算法与HEVC测试模型（HM）相比,在不同编码配置下降低了52%左右的编码时间,同时保持了良好的编码率失真性能;与打开快速算法选项的HM相比,所提算法进一步降低了30%左右的编码时间。     

基于感兴趣区域的高性能视频编码帧内预测优化算法

针对高性能视频编码(HEVC)帧内预测编码算法复杂度较高的问题,该文提出一种基于感兴趣区域的高性能视频编码帧内预测优化算法。首先,根据图像显著性划分当前帧的感兴趣区域(ROI)和非感兴趣区域(NROI);然后,对ROI基于空域相关性采用提出的快速编码单元(CU)划分算法决定当前编码单元的最终划分深度,跳过不必要的CU划分过程;最后,基于ROI采用提出的预测单元(PU)模式快速选择算法计算当前PU的能量和方向,根据能量和方向确定当前PU的预测模式,减少率失真代价的相关计算,达到降低编码复杂度和节省编码时间的目的。实验结果表明,在峰值信噪比(PSNR)损失仅为0.0390 dB的情况下,所提算法可以平均降低47.37%的编码时间。     

基于时域相关性的快速HEVC帧间模式判决方法

高效率视频编码(HEVC)相比目前的国际视频编码标准H.264/AVC,在压缩率方面有了较大的提高,但也带来了巨大的编码计算复杂度。为了降低HEVC的编码计算复杂度,提出了一种快速HEVC帧间模式判决方法。统计并分析了相邻两帧之间对应块的编码单元(CU)和预测单元(PU)的时域相关性,在此相关性基础上,跳过了一些冗余CU分割层和PU预测模式,CU层最多只取两种PU预测模式,从而大大减少了所需要进行的率失真代价计算的数量,实验结果显示,与HM7.0相比,该方法在仅损失了0.21%-1.66%的压缩率和0.01~0.09 dB的峰值信噪比的前提下,降低了52.3%~63.5%的编码时间。     

基于运动特征的HEVC帧间模式快速判决算法*

为降低HEVC帧间预测编码过程的计算复杂度,提出了一种新的基于运动特征的编码单元(Coding Units,CU)及预测单元(Prediction Units,PU)快速判决算法.首先,通过二阶帧差法检测运动剧烈程度,并分析运动特征对CU及PU时域相关性的影响.然后,利用前帧相同位置CU及PU的最优模式预测当前CU的深度范围,并根据运动剧烈程度优化预测范围.最后,根据预测范围跳过和终止部分不必要的CU深度和PU模式,从而加快帧间编码速度.在HM12.0平台上的实验测试表明,该算法在BDPSNR仅降低0.068 dB、BDBR只增加1.530％的情况下,提高了48.389％的编码速度.     

一种快速HEVC帧内预测算法

为了提高HEVC帧内预测的编码速度,提出了一种快速帧内预测算法。该算法充分利用视频序列的时间相关性,利用相邻帧CU的大小相关性在CU(Code Unit)层提前判定CU的最佳编码尺寸以及利用相邻帧在PU层减少预测方向数目来加速帧内预测的过程。实验结果表明:提出的算法与HEVC已有快速算法相比,峰值信噪比(PSNR)平均下降0.06 dB,输出码率平均减少0.09%,而帧内预测时间平均减少了约49.81%。     

3D-HEVC合并模式快速判决方法研究

基于高效视频编码的3D视频编码（3D-HEVC）是目前正在研究的新一代3D视频编码标准。为降低3D-HEVC中模式选择的计算复杂度,根据非独立视点纹理图中合并模式采用率高的特点,该文提出了一种3D-HEVC合并模式快速判决方法。在B帧中,分析了当前编码单元（CU）与视点方向参考帧中参考块间编码模式的相关性;在P帧中,分析了位于相邻划分深度的CU间编码模式的相关性。根据分析的视点间和划分深度间的相关性设计快速判决条件,预判采用合并/合并-跳过模式编码的CU,判别出的CU在模式选择过程中只检查相关的候选预测模式,从而降低计算复杂度。实验结果表明,与3D-HEVC原始算法相比,该文算法能够在率失真性能损失很小的前提下,平均节省11.2%的总编码时间和25.4%的非独立视点纹理图的编码时间。      

x265的低复杂度帧内编码快速算法

为了降低x265的帧内编码复杂度,减少编码所需时间,本文针对新一 代高效视频编码标准(HEVC)帧内编码单元(CU)划分以 及预测单元(PU)模式选择的快速算法进行研究。采用经典的差分矩阵计算纹理复杂度,提出 了一种根据当前编码单元子块的纹理复杂 相似度与其编码所需要的总比特数以及量化参数之间的关系作为提前终止CU划分的判决 条件,通过增加SATD的计算进一 步减少PU模式选择的RDO候选列表的个数从而减少率失真代价计算的快速算法。实验结果 表明,与x265的标准算法相比, 该算法在平均峰值信噪比(PSNR)仅减少0.028dB和码率平均增加1.27%的情况下,能够平均减少32.34%的帧内编 码时间。     

一种屏幕内容编码帧间模式快速选择算法

屏幕内容编码(SCC)作为高效视频编码(HEVC )的扩展,在压缩屏幕内容方面有着显著的效果, 但也导致了编码器计算复杂度较高的问题。为此,本文提出一种屏幕内容编码帧间模式快速 选择算法。首 先,根据像素点亮度值的变化情况,提前判断出静止区域并使用Skip模式;其次,根据屏幕 内容多包含有 水平及竖直边缘的特点,利用编码单元(CU)的水平及竖直活动性确定相应的预测单元(PU )划分模式, 减少帧间预测时需要遍历的PU个数;最后,根据时空域相邻CU的深度信息预测当前CU的深度 范围,跳 过不必要的深度遍历。实验结果表明,与SCM-8.0相比,在随机接入与低延时两种编码模式 下,本文所提 算法分别节省43.6%和49.09%的编码时间,码 率分别上升3.06%和3.43%,视频质量几乎不变 。     

Efficient prediction of CU depth and PU mode for fast HEVC encoding using statistical analysis

High Efficiency Video Coding (HEVC) adopts complex quadtree-structured CU (coding unit) and PU (prediction unit) modes. Thus, the search process for optimal modes causes high computational complexity in HEVC. To solve this problem, a fast coding algorithm is proposed. Thirteen neighboring CTUs (Coding Tree Unit) are divided into three classes with the k-means method, and are selectively used as the reference CTUs to calculate the predicted CU depth levels for the current CTU. Additionally, for every CU depth, we skip some rarely used PU modes to reduce the complexity of the PU selection algorithm. Experimental results show that compared with the HEVC reference software, our algorithm can achieve 56.71% time saving with Low Delay Configuration profile and 59.76% with Random Access Configuration profile, whereas values of BDBR (Bjontegaard Delta Bit Rate) are only 1.0517% and 0.9918%, respectively. Compared with five state-of-the-art algorithms, the proposed algorithm has significant encoding time reduction with good bitrate performances.     

基于机器学习的HEVC帧内模式快速决策算法

针对高效视频编码(HEVC)计算复杂度过高的情况, 提出了一种基于机器学习的帧内快速决策算法。根据图像内容的平滑 程度将PU划分成3类,对具有一定平滑度的预测单元(PU)不需要遍历完所有的帧内预测模式 ,从而有效降低算法的计算复杂度。首 先,计算各个PU的左边参考像素方差、上边参考像素方差和总参考像素的方差,以及各个P U采用的最优的帧内预测模式, 这些方差反映了参考像素的平滑程度;然后,利用机器学习软件Weka对得到的数据进行分类 处理,得到分类决策树; 最后,根据决策树来判定各个PU需要测试的帧内模式,再对各个PU 遍历这些帧内模式,确 定最优的模式,减少不必要 预测,从而降低编码复杂度。实验结果表明,本文算法相对于标准的HEVC 15.0编码算法,在高码率的情况下,编码时间平 均节省约16.18%,BD-rate平均升高约0.25%,BD-PSNR平均降低约0.02 dB;在低码率的情况下,编码时 间平均节省约20.75%,BD-rate平均升高 约0.04%,BD-PSNR平均降低约0.00dB。     

CU encoding depth prediction,early CU splitting termination and fast mode decision for fast HEVC intra-coding

High Efficiency Video Coding (HEVC) is a new video coding standard achieving about a 50% bit rate reduction compared to the popular H.264/AVC High Profile with the same subjective reproduced video quality. Better coding efficiency is attained, however, at the cost of significantly increased encoding complexity. Therefore, fast encoding algorithms with little loss in coding efficiency is necessary for HEVC to be successfully adopted for real applications. In this paper we propose a fast encoding technique applicable to HEVC all intra encoding. The proposed fast encoding technique consists of coding unit (CU) search depth prediction, early CU splitting termination, and fast mode decision. In CU search depth prediction, the depth of encoded CU in the current coding tree unit (CTU) is limited to predicted range, which is mostly narrower than the full depth range. Early CU splitting skips mode search of its sub-CUs when rate distortion (RD) cost of current CU is below the estimated RD cost at the current CU depth. RD cost and encoded CU depth distribution of the collocated CTU of the previous frame are utilized both to predict the encoding CU depth search range and to estimate the RD cost for CU splitting termination. Fast mode decision reduces the number of candidate modes for full rate distortion optimized quantization on the basis of the low complexity costs computed in the preceding rough mode decision step. When all these three methods are applied, proposed fast HEVC intra encoding technique reduces the encoding time of the reference encoder by 57% on the average, with only 0.6% of coding efficiency loss in terms of Bjontegaard delta (BD) rate increase under the HEVC common test conditions.     

Fast prediction unit selection method for HEVC intra prediction based on salient regions

In order to reduce the computational complexity of the high efficiency video coding(HEVC) standard, a new algorithm for HEVC intra prediction, namely, fast prediction unit(PU) size selection method for HEVC based on salient regions is proposed in this paper. We first build a saliency map for each largest coding unit(LCU) to reduce its texture complexity. Secondly, the optimal PU size is determined via a scheme that implements an information entropy comparison among sub-blocks of saliency maps. Finally, we apply the partitioning result of saliency map on the original LCUs, obtaining the optimal partitioning result. Our algorithm can determine the PU size in advance to the angular prediction in intra coding, reducing computational complexity of HEVC. The experimental results show that our algorithm achieves a 37.9% reduction in encoding time, while producing a negligible loss in Bjontegaard delta bit rate(BDBR) of 0.62%.     

Rough mode cost–based fast intra coding for high-efficiency video coding

The quadtree-based coding unit (CU) and transform unit (TU) structure, as well as various prediction units (PUs) of HEVC, considerably increase encoding complexity in intra coding and inter coding. This paper proposes a rough mode cost (RMC)-based algorithm for accelerating CU/TU depth decisions and PU mode decisions in HEVC intra coding. For CU depth decisions, RMC values are used for the fast determination of CU partition. In the case of PU mode decisions, modes with higher RMCs are removed from the candidate list to reduce the number of test modes. For TU depth decisions, the TU partition of the mode with the least RMC is used to determine the TU partitions of remaining modes. The proposed TU partitioning method demonstrates superior performance to the default method in reference software. The proposed algorithm can reduce encoding time by approximately 51% on average, with a 0.69% increase in the Bjøntegaard-Delta (BD) rate.