一种HEVC帧内快速编码算法

高效视频编码(HEVC)采用编码单元(CU)四叉树的 分割结构,相比H.264/AVC显著地提升了编码效 率,但却使编码复杂度急剧增加。为此,本文提出一种帧内快速编码算法。首先,根据视 频图像纹理复 杂度,提前判断是否进行最大编码单元(LCU)分割。然后,根据空域相邻CU的深度预测当前C U的深度范围, 跳过不必要的计算;最后,根据预测模式被选为最优预测模式的统计特性,去掉可能性小的 帧内预测模式。本文算法在HM14.0的基础上实现。 仿真结果表明,本文算法在全I帧模式下与HM14.0相比,帧内编码时 间平均减少38%,码率(BR)只增加1.41%,峰值信噪比(PSNR)只降低0.29dB,在保证编码性能和视频质量几乎不变的 情况下,本文算法降低了编码的计算复杂度。     

基于决策树的HEVC SCC帧内编码快速算法

为减少HEVC屏幕内容编码的编码时间,提高编码 效率,本文提出了一种基于决策树的HEVC屏幕内容帧内编码快速 CU划分和简单PU模式选择的算法。对视频序列特性分析,提取有效的特征值,生成决策树模 型。使用方差、梯度信息熵和 像素种类数用于生成CU划分决策树,使用平均非零梯度、像素信息熵等用于生成PU模式分类 决策树。在一定深度的决策 树模型中,通过对相应深度的CU的特征值的计算快速决策当前CU的划分与PU模式的类型。这 种利用决策树做判决的算法 通过减少CU深度和PU的模式遍历而降低编码复杂度,达到快速帧内编码的效果。实验结果表 明,与HEVC屏幕内容的标 准算法相比,该算法在峰值信噪比(PSNR)平均下降0. 05 dB和码率 平均增加1.15%的情况下,能平均减少30.81% 的编码时间。     

HEVC帧内预测模式和分组码的视频信息隐藏

为了在最新的视频压缩标准－高效视频编码(HEVC) 下实现信息隐藏并在保证隐秘信息嵌入容量的前提下减少对宿 主信息的修改,提出基于帧内预测模式和分组码的HEVC视频信息隐藏方法。首先,利用分组 码的标准阵 列译码方法,建立(4,3)码标准阵列译表;然后,根据译码表与预测模式的映射关系,调 制帧内4×4亮 度块的预测模式嵌入隐秘信息;最后,对调制后的4×4亮度块重新编码,使得在连续4个4× 4帧内亮度 块嵌入3bit隐秘信息,平均修改1.25位预测模式,减小因调制预测模式对视频造成的影响 。实验结果表 明:所提算法的PSNR值下降在0.05 dB以内,码率增长在1%左右 ,算法能很好的保证视频主客观质量,对视频的编码比特率影响很小。     

一种HEVC帧内预测编码CU结构快速选择算法

为了提升高效视频编码(HEVC) 帧内预测编码部分的编码效率,提出了一种HEVC帧内预测编码编码单元(CU)结构快速选择算 法。算法通过 对CTU(coding tree unit)四叉树结构的遍历过程进行优化,设计了两种不同的最优CU结 构快速决策算 法,分别从最大划分深度和最小划分深度开始遍历,并在每一步遍历之前,判断是否提前终 止遍历操作。 同时,在对每个CTU进行求解时,依据其纹理复杂度和当前编码状态,从两种算法中选择出 最优快速决策 算法对其进行求解。在HM 15.0的基础上实现了提出的快速选择算法 。实验结果表明,本文算法能够在 保证编码性能的同时,降低31.14%的编码时间,提高了HEVC的编码效 率。     

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。     

基于HEVC的帧内模式快速判决算法

提出了一种HEVC帧内预测优化快速算法。算法在统计总结出当前CU层与其上层CU帧内预测模式、CBF与TU分割深度、相邻CU层之间的色度帧内预测模式之间相关性的基础上,有效地减少了帧内模式的预测,降低了帧内编码计算复杂度。同时,根据不同代价函数之间,以及色度与亮度帧内预测模式之间的相关性,分别在亮度和色度帧内预测过程中添加了RMD中cost代价最小的预测模式和最佳亮度预测模式,保证了较低的编码码率和较高的编码图像质量。实验结果表明,该算法针对各类型、分辨率的视频,在码率和PSNR基本不变的情况下,帧内编码时间平均减少38.2%。     

基于时域相关性的HEVC快速帧内预测算法

根据视频序列时域相关性强的特性,提出了一种基于时域的HEVC快速帧内预测算法。在帧间预测中,通过在参考帧中运动搜索找到当前预测单元(PU)的帧间最佳匹配块,当搜索当前PU的帧内预测模式时,把帧间最匹配参考块遍历帧内模式时的最佳帧内模式,当作当前PU进行帧内预测时的最佳帧内模式,以达到减少帧内预测模式数量,降低计算复杂度的目的。实验结果表明,在码率和图像质量基本不变的情况下,提出的算法将HEVC帧内预测时间平均减少了33.79%。     

一种基于HEVC的帧内模式快速判决算法

提出了一种HEVC帧内预测优化快速算法。算法在统计总结出当前CU层与其上层CU帧内预测模式、CBF与TU分割深度、相邻CU层之间的色度帧内预测模式之间相关性的基础上,有效地减少了帧内模式的预测,降低了帧内编码计算复杂度。同时,本文根据不同代价函数之间,以及色度与亮度帧内预测模式之间的相关性,分别在亮度和色度帧内预测过程中添加了RMD中cost代价最小的预测模式和最佳亮度预测模式,保证了较低的编码码率和较高的编码图像质量。实验结果表明,本文算法针对各类型、分辨率的视频,在码率和PSNR基本不变的情况下,帧内编码时间平均减少38.2%。     

基于HEVC标准视频框架下帧内预测技术的研究

新一代视频编码标准HEVC采纳当前视频主流压缩技术研究的新成果,使其编码性能基本达到H.264/AVC标准的2倍,然而随着这种压缩性能提高的同时也加剧了编码计算的复杂度。该文针对此难题,对HEVC在块划分层面和预测模式筛选上的优化进行了研究,以期提高编码速度。     

基于相似度的HEVC帧内低复杂度算法

针对高清视频编码(HEVC)标准帧内编码计算 复杂度过高的问题,提出了基于最大编码单元(LCU)相似度的 深度范围及率 失真代价阈值预测低复杂度算法。首先分析LCU相似性并将其量化,然后利用该量化变量概 率密度分布规律, 采用贝叶斯分类方法估计当前编码LCU深度范围;同时考虑到编码单元(CU)之 间相关性,自 适应设定率失真代价阈值,用以提前结束模式选择及继续分割过程:通过LCU编码深度范围 预测和率失真代 价阈值实现快速CU划分方案。实验结果表明,在性能几乎不变的情况下,本文算法较标准 编码算法编码 时间平均减少了39.55%,平均BDBR增加在1%以内,BD-PSNR仅降低了 0.03dB,在保持良好视频质量下有效降低了编码复杂度。     

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。     

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。     

一种基于零块分布的快速帧间模式判决算法

针对新一代视频编码标准离散视编码(HEVC)帧间预 测编码计算复杂度过高的问题,提出一种利用变换量化 后零块分布特征进行快速帧间模式筛选的低复杂度算法。首先统计SKIP和帧间 2N×2N模式下零系数与 非零系数的区域分布特征,判断其运动特征和运动估计匹配效果,用以分析全零块下SKIP 模式的分布;同 时在非全零块下结合残差块的SATD代价分类筛选PU模式分布,从而优先选择符合零块分布 特征的PU 模式,以达到快速筛选帧间模式,降低计算复杂度的效果。实验结果表明,在低延迟和随机 访问配置条件下,本文提出的算法在保证编码性能的情况下,相比原有HM 快速算法, 编码时间平均分别可减少50.3和49.3%,BDBR仅降低0.03%,有效 地降低了编码复杂度。     

基于SSIM的HEVC帧内编码率失真优化

率失真优化(RDO)是视频编码压缩中的关键技术之 一。传统的率失真优 化技术使用误差平方和(SSE)或绝对差和(SAD)度量失真, 不能获得较好的视觉感知质量。本文针对新一代视频编码标准高效视频编码(H EVC)帧内编码RDO,提出了一种基于结构相似度(SSIM)度量失真的 RDO方法。首先,根据HEVC编码树形单元(CTU)结构设计了基于SSIM的失真计算方法; 然后,提出了一种基于量化器推导的码率-量化步长(R-Δ)模型和一种基于统计分析的失 真 -量化参数(DSSIM-QP)模型,用于求取拉格朗日乘数;最终,使用多QP优化方法求 取模 型参数。实验表明,相对于HEVC 传统的RDO,针对全I帧(即所有帧都为帧内编码)固定QP编码和多QP优化编 码,在相同的SSIM条 件下,码率分别平均降低8.4%和13.9%左右,同时编码复杂度分别平均增加约3%和2%。