利用纹理结构的HEVC快速帧内模式选择算法

高性能视频编码（HEVC）是刚确立的最新一代的视频编码标准。对于帧内编码,HEVC最大的特点是采用了从64×64至8×8的编码单元划分和35种帧内预测模式,HEVC通过遍历所有的分块和帧内预测模式,选取最优的预测方式,这种帧内预测方式在提高预测精度的同时也大大增加了编码的计算复杂度。为了降低帧内预测的计算复杂度,HM2.0版以上的HEVC测试软件采用一种基于两步预测的快速帧内模式选择算法。在此基础上本文首先提出了一种基于纹理方向的快速粗选方案,减少参与计算的粗选模式数,进而提出基于结构相关的决策方法,利用同质图像区域的纹理相似性,减少参与率失真代价函数计算的候选模式数量,进一步降低了帧内预测计算复杂度。实验结果表明,本文所提出的快速算法,在保持编码质量基本不变的条件下,可以使基于两步预测的快速帧内模式选择时间缩短25%。      

一种低复杂度的HEVC帧内快速编码算法

为了降低高效视频编码(HEVC)帧内编码复杂度,提出一种HEVC帧内快速编码算法。根据视频图像的纹理复杂性,提前跳过或者中止部分尺寸的编码单元(CU)的划分,减少CU深度遍历区间;同时,根据粗选过程后预测模式和代价值的统计特性采用阈值法或者梯度模式直方图法进一步筛选掉粗选后可能性较小的预测模式,从而减少最后进行率失真(RD)代价计算的帧内预测模式数量,进一步降低编码复杂度。实验结果表明,本文算法与HEVC原始平台相比,在全I帧编码模式下编码时间平均减少42.20%,码率(BR)上升约1.75%,峰值信噪比(PSNR)降低了0.108dB,有利于实时应用。     

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。     

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。      

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。     

面向360°全景视频的帧内预测编码的快速算法

为了节省360°全景视频的编码时间,对通用视频编码标准中的编码单元划分决策过程进行了研究,提出了一种面向360°全景视频的帧内预测编码的快速算法。通过优化编码树单元(Coding Tree Unit, CTU)的编码深度范围和编码单元的划分模式的选择过程,减少编码时间。实验结果表明,在全帧内模式下,所提算法比原始算法平均可以节省34.33%的时间复杂度,同时带来的BDBR平均增量仅为1.665%,BDPSNR的平均降低量仅为0.076 dB。     

基于纹理相似性的高效视频编码帧间预测优化算法

为了提高高效率视频编码(HEVC)的编码效率,该文对帧间预测算法进行优化,提出一种基于纹理相似性的快速深度判决算法。随着视频分辨率的提高,视频序列中的空域冗余也随之增加,HEVC通过增加编码块尺寸来提高预测效率,代价就是编码复杂度的急剧增加。通过对视频序列分析可知,图像中的平滑区域与细节区域在相邻帧中存在很大的相关性。该文利用相邻已编码帧的相邻编码块的深度信息,来快速判决当前待编码块的深度信息。对于平滑区域,快速判决待编码最大编码单元的最大深度,以减少小块编码单元的模式判决;对于细节区域,快速判决待编码最大编码单元的最小深度,以减少大块编码单元的模式判决。实验结果表明,与原始的HEVC算法相比,该文所提算法编码比特率平均增加约0.13%以内,PSNR的平均降幅为0.09 dB,算法运行时间平均减少了约50%。     

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。     

全帧内可伸缩性视频编码中的快速模式选择算法

最新的视频编码技术H.264/AVC及可伸缩性扩展视频编码(Scalable Video Coding,SVC)通过多模式预测的方法实现了极高的压缩效率,同时也明显提升了编码复杂度。为减少SVC HighIntra Profile中增强层帧内编码模式选择的计算复杂度,本文提出一种快速的帧内模式选择算法:通过对增强层少量帧的编码模式进行全搜索,确定增强层中各种编码模式的分布情况以及增强层与底层的纹理相关性,然后利用模式分布的统计结果,直接跳过出现概率很低的预测模式;同时,本算法利用层间相关性的统计结果,通过查表的形式,省去增强层部分低效预测方向的模式选择过程。实验结果表明,在几乎不影响率失真性能的前提下,本算法能节约50%以上的编码时间。     

基于结构张量的H.266帧内预测快速算法

新一代视频编码标准H.266将帧内预测模式从35种扩展到67种,提高预测准确率的同时大大增加了编码的计算复杂度。本文根据视频内容纹理方向和帧内预测模式选择相关性强的特点提出了一种基于结构张量的H.266帧内预测模式快速选择算法,以编码单元CU为单位,计算其结构张量矩阵,再依据结构张量奇异值分解后得到的特征向量来确定当前CU的纹理方向,缩小候选模式的选择范围,减少进行代价计算的模式数量。实验结果表明,在全I帧条件下,该算法相较于H.266 VTM-7.3标准平台在节省17.28%编码时间的同时只增加1.12%的码率,有效地降低了编码复杂度。      

一种基于帧内预测模式的HEVC视频信息隐藏算法

提出了一种基于帧内预测模式的HEVC视频信息隐藏算法。在预测编码过程中,针对纹理复杂度高的帧内4×4亮度块调制预测模式,利用拉格朗日率失真模型自适应选取帧内编码模式,以决定是否嵌入隐秘信息。为了降低因信息隐藏导致视频质量下降,将最优预测模式变为与隐秘信息奇偶性相匹配的模式中率失真开销最小的预测模式,信息的提取过程只需对码流中的预测模式解码即可。实验仿真结果表明,本文算法能很好地保证视频质量,对视频流的码率影响很小。     

Algorithm analysis and architecture design for rate distortion optimized mode decision in high definition AVS video encoder

There are abundant intra and inter prediction modes in the AVS video coding standard. Rate distortion optimized mode decision can fully utilize this flexibility to improve the spatio-temporal prediction efficiency and maximize the coding efficiency. However, the implementation complexity is dramatically high due to huge throughput burden. Hardware oriented mode decision algorithm is tailored for VLSI implementation in this work for high definition video coding. Mode preselection is employed to alleviate the dramatic throughout burden. Also, intelligent pipeline scheduling mechanism is proposed to break the intrinsic data dependency in intra prediction, which is directly related with mode decision. The proposed simplified algorithm is well-suited for hardware implementation with small performance penalty. Finally, the VLSI architecture is proposed with good trade off between circuit consumption and rate distortion performance.     

HEVC帧内预测算法的优化

对最新视频编码标准HEVC的帧内预测算法作了分析,提出一种基于编码块的纹理特征和相邻已编码块深度的帧内预测快速算法。在全I帧模式下,该算法在HEVC校验模型(HM2.0)上的实验结果表明:在保证与原算法的性能相差不大的情况下,编码时间平均可以缩减29%。     

采用灰度共生矩阵进行深度预判的3D-HEVC深度图帧内快速编码算法

针对3D视频的3D-HEVC编码标准以多视点纹理视频和深度视频格式进行编码,其深度图编码仍延续纹理视频编码的模式和编码尺寸遍历选择,使得3D-HEVC的编码复杂度居高不下。本文针对深度图帧内预测编码,采用灰度共生矩阵对深度图中的CTU进行计算,统计并分析其矩阵中非零值个数与CTU分割深度的关系,根据非零值个数分布规律,设定阈值,使得帧内编码时可以预判编码模块的分割深度,从而选择性跳过部分不同深度CU的帧内预测过程。经过HTM16.0测试平台的检验,本算法在全帧内编码模式下,测试序列合成视点比特率仅增加0.08%的同时,平均节省了16.8%的编码时间,与其他同类较新算法在HTM16.0平台上的性能比较也有一定的优势。      

采用联合特征的H.266/VVC屏幕内容快速模式选择算法

新一代视频编码标准H.266/VCC针对屏幕内容编码引入帧内块复制、调色板等预测模式,在提高编码效率的同时也带来了巨大的计算复杂度。本文采用角点、水平/垂直活动度和平均颜色亮度差联合特征对屏幕内容视频帧和当前编码单元（Coding Unit, CU）进行分类,将视频帧分为低对比度屏幕视频帧和高对比度屏幕视频帧,将CU细分为自然内容背景CU、屏幕内容背景CU和屏幕内容前景CU,进而对CU模式进行选择性跳过,减少模式选择代价。实验结果显示,在全帧内的条件下,该算法与开启IBC和PLT的H.266/VVC VTM-7.3标准相比,在码率仅增加1.21%的情况下节省了26.41%的编码时间,降低了编码复杂度。      

Fast CU size and prediction mode decision method for HEVC encoder based on spatial features

In the high-efficiency video coding (HEVC) standard, intra prediction has higher computational complexity compared with H.264/AVC (advanced video coding) because of increasing the number of intra prediction modes and also higher number of coding unit (CU) sizes. The HEVC encoder evaluates 35 prediction modes on five possible prediction unit (PU) sizes to find the one with the minimum rate–distortion cost. Although this approach improves coding efficiency, it is very time-consuming. In this paper, we propose a fast intra prediction method to reduce the complexity of I-frame coding. The proposed method consists of three stages which is based on smoothness spatial feature. In the first stage, a measure is introduced to estimate CU smoothness by using sum of absolute differences (SAD) among CU pixels in four directions. By considering that a smooth region can be predicted with larger CUs, when the measured smoothness parameter is lower than a predefined threshold, only the prediction modes in the current CU are evaluated. In the second stage, the number of intra prediction modes is reduced based on the calculated SADs in the previous stage. In the last stage, if the first three candidate modes resulted from rough mode decision stage in the previous PU and the current PU are similar, then the best mode prediction of the previous PU is selected as the best candidate mode. Experimental results indicate that the proposed method can reduce the coding time on average to 43 % and maintain coding video quality, whereas bitrate increases negligibly (0.5 %).     

Fast block mode decision algorithm in H.264/AVC video coding

The recent video coding standard H.264/AVC show extremely higher coding efficiency compare to any other previous standards. H.264/AVC can achieve over 50% of bit rate saving with same quality using the rate–distortion process, but it brings high computational complexity. In this paper, we propose an algorithm that can reduce the complexity of the codec by reducing the block mode decision process adaptively. Block mode decision process in H.264/AVC consists of inter mode decision process and intra mode decision process. We deal with reduction method for inter and intra mode decision. In this paper an efficient method is proposed to reduce the inter mode decision complexity using the direct prediction methods based on block correlation and adaptive rate distortion cost threshold for early stopping. The fast intra mode reduction algorithm based on inter mode information is also proposed to reduce the computational complexity. The experimental results show that the proposed algorithm can achieve up to 63.34–77.39% speed up ratio with a little PSNR loss. Increment in bit requirement is also not much noticeable.     

Fast Depth Video Coding Method Using Adaptive Edge Classification

In this paper, we propose a fast-mode decision algorithm for both intra and inter prediction in depth videos. The proposed algorithm can reduce the computational complexity of the depth video coding. According to the depth variation, depth video can be classified into depth-continuity and depth-discontinuity regions. From experiments, we determine a threshold value for classifying these regions. Since the depth-continuity region has an imbalance in the mode distribution, we limit the mode candidates to reduce the complexity of the mode decision process. Experimental results show that our proposed algorithm reduces the encoding time by up to 78 % and 97 % for the intra and inter frames, respectively, compared to JMVC 8.3, with negligible PSNR loss and bitrate increase.