基于结构相似的H.264主观率失真性能改进机制

H.264以客观失真作为失真准则进行码率控制(RC)和率失真优化(RDO)模式选择,无法得到最优的主观质量。该文在作者之前研究成果的基础上将基于结构相似(SSIM)的主观失真用于指导H.264基于RDO的帧间模式选择,进一步提出了宏块(MB)层自适应的分析型拉格朗日(Lagrange)乘子来更好地平衡码率和SSIM失真。实验结果表明:在给定目标码率下,该文算法相比基于客观质量的编码算法及基于SSIM的RC算法(但未进行基于SSIM的RDO帧间预测)更有效地编码了图像结构信息,得到了更好的主观率失真性能和主观图像质量。     

基于SSE和SSIM的H.264帧内预测模式选择改进算法

在H.264的帧内预测模式选择过程中,率失真优化(RDO)的失真测度用当前编码块和预测块之间的平方误差和(SSE)或绝对误差和(SAD)来度量,而这两种失真测度被证明不能很好地符合人眼视觉(HVS)。该文参考软件JM16.2,提出了联合SSE和结构相似度(SSIM)作为失真测度用于RDO的方法(CSSRDO)。算法首先找到SSIM和码率的近似关系, 然后综合以SSE作为失真测度的RDO函数,并结合人眼视觉特性,建立了联合SSE和SSIM作为失真测度的RDO模型。实验表明,将CSSRDO用于H.264帧内预测模式选择获得了比JM16.2更高的编码效率和更好的重建图像质量。     

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。     

应用于VVC视频编码的感知率失真优化算法

视频编码中,率失真优化是提升编码性能的重要环节。在新一代视频编码标准——多功能视频编码（Versatile Video Coding,VVC）中,率失真优化关键参数λ的确定仍是基于与量化参数（Quantization Parameter,QP）之间相对固定的映射关系模式,而人眼对于视频内容特征的感知并未得到充分考虑,因此提出了用于多功能视频编码标准VVC的感知率失真优化算法。首先提取视频帧中编码树单元（Coding Tree Unit,CTU）的纹理和运动特征,其次结合人眼对于纹理复杂度和运动程度的不同感知,对用于CTU编码的拉格朗日乘子λ进行自适应调节。在VVC标准测试软件VTM12.0平台的低延时P帧配置下,采用多尺度结构相似性和峰值信噪比作为视频质量评价指标,在保持视频质量不变的情况下,码率平均节省0.15%和0.09%,VVC编码器率失真性能得以提升。     

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。     

基于邻近值的HEVC帧内预测优化

高性能视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)标准中的帧内编码模式利用当前帧中像素点之间的空间相关性作出有效预测。为了解决待编码像素远离参考像素时预测不准确的问题,提出了一种基于邻近值的HEVC帧内预测优化算法。该算法的主要思想是,对于当前像素,先根据传统HEVC帧内编码方法得到其预测值,再使用该像素点左边、左上、上边位置的修正值以及该像素本身的预测值对该预测值进行修正。因为将当前像素与周围像素的相关性进行了有效的数学建模,所以HEVC帧内编码性能得到了提升。实验结果显示,所提算法与HEVC标准相比,最高节省了2.7%的码率,平均节省的码率为1.3%。     

基于显著特征的HEVC帧内率失真优化

引入感知因素的RDO算法和感知编码可以提高编码视频主观质量,但也产生了明显的率失真性能损失。针对上述问题,提出了一种基于显著特征的 RDO 方法。首先探索了 HEVC 编码树单元的码率分布和显著特征之间的相关性,提出显著码率先验模型并确定了模型的初始参数;然后建立了码率差异最小化的率失真代价模型,并根据该模型推导得到自适应拉格朗日乘子计算方法;最后设计了模型参数更新规则。实验结果表明,算法在率失真性能基本不变的情况下,提高了视频的主观质量。     

基于改进SSIM的HEVC率失真优化

HEVC继承了传统的客观率失真模型,主要采用均方误差、平方误差和或绝对误差和等客观评价方法作为失真测度.然而,这些方法并不能得到很好的主观视觉感知质量.为了进一步解决HEVC的计算复杂度,提出了将结构相似度(Structural Similarity,SSIM)引入到HEVC的率失真代价函数中.该方法使用失真测度均方误差对SSIM进行改进,将改进后的SSIM对率失真代价函数进行优化,求解出拉格朗日乘子,从而实现率失真性能的提升.实验结果表明,该方法与HEVC参考测试模型相比,在全Ⅰ帧(All Intra,AI)配置下,率失真性能平均提高了2.6％,同时可以获得很好的编码质量,以及可忽略的编码时间增长.     

考虑内容复杂度的HEVC帧层码率控制优化

为了克服高效视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)的R-λ模型速率控制算法现使用的比特分配策略缺乏对图像内容的复杂性的参考的问题,提高标准码率控制算法的码率控制精度和编码器率失真性能,提出一种基于新的R-λ模型的帧层码率控制算法。首先引入一种新的图像复杂度的表示方法,改进帧层比特分配,然后采用重新计算的目标比特参与率失真模型参数更新,以提高参数精度,改善编码器率失真性能。实验结果显示,在恒定比特率的情况下,与参考算法相比,该算法的实际输出码率更接近目标码率,较标准算法相比峰值信噪比平均提高0.681 7 dB。在低延时的测试环境下,算法的BD-Rate值为-3.2%,率失真性能较好;对于具有更复杂纹理的视频,优化效果尤为明显,并且视频的编码质量得到显著提高。     

一种HEVC的快速帧间编码新方法

为了降低新一代高效视频编码(HEVC)的计算复杂度 ,融合基于人眼恰可察觉失真(JND)的快速帧间 模式选择和自适应编码单元深度范围(ACUDR)两种算法,提出了一种快速帧间 编码新方法。首先,通过建立时空域JND和最佳预测模式的统计关系,利用JND 阈 值指导帧间预测模式的快速选择,以减少遍历的模式个数从而降低复杂度;然后,利用编码 的前一帧定义与当前帧 的平均深度差(ADD),通过ADD自适应加权时空域相邻最大CU(LCU) 的平均深度值预测当前LCU的深度范围(DR)类型,减少当前LCU遍 历的深度个数从而降低算法复杂度; 最后,融合这两种算法以进一步降低了视频编码的计算复杂度。结果表明,所提出方法 在低延时和随机访问两种 编码结构下,降低了40%以上的计算复杂度,但编码性能降低很小,在同等码率下的峰值信 噪比(BDPSNR)仅分别降低0.058dB和0.037dB,同等客观质量下 的码率(BDBR)仅分别增加1.71%和1.06%。     

一种低编码复杂度可分级的视频编码系统

在可分级视频编码（SVC,scalable video coding）的框架下,利用分布式视频编码（DVC,distributed video coding）技术,设计了一种低编码复杂度的SVC方案。该系统具有空间可分级的特性,各分层中仅用到了传统的帧内编码技术和DVC技术,最大限度的减小了SVC系统的编码复杂度。在该...     

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。     

基于空域相关性的快速HEVC帧间预测方法

分析了对应CU分块与其空域上相邻的4个CU之间的相关性,根据分析的最大出现概率的PU模式,以及当前PU分块与前一帧对应不同尺寸CU分块之间的空域相关性,提出了一种基于时域和空域相关性的快速HEVC帧间模式判决方法,跳过当前最大编码单元中各层CU中冗余的PU模式,从而降低了编码的计算复杂度。实验结果显示,与HM7.0相比,该方法在仅仅损失了0.21%~1.66%压缩率和0.01~0.09 dB峰值信噪比的前提下,降低了52.3%~63.5%的编码时间。     

一种适用于AVS-M的自适应快速运动估计算法

为了减小移动视频编码标准(AVS-M)中运动估计模块的复杂度,提出了一种快速、有效的块匹配运动估计算法.该算法充分利用了视频图像中运动矢量场的中心偏置特性和时空相关性,根据运动类型自适应的选择搜索起点和搜索策略,结合改进的搜索模板和高效搜索中止准则,有效地降低了运动估计的运算量.实验结果表明,该算法在保证搜索精度的同时,大大减少了搜索点数.     

基于DCT和小波的图像和视频编码性能的比较研究

在比较编码性能时,许多人分析了图像和视频编码的离散余弦变换(DCT)和小波变换性能差别,普遍认为图像的小波编码在压缩比和编码质量方面优于传统的DCT变换编码.说明了研究图像和视频压缩算法应当从全面的系统观点来考虑,即把重点放在各要素之间的量化、熵编码和编码系统中的复杂的相互影响的研究上.     

面向HEVC的恰可察觉编码失真模型

为进一步提高现有视频编码技术的压缩效率及解 码重建图像的主观视觉感知质量,在现有人眼恰可 察觉失真(JND,just noticeable distortion)模型的基础上, 提出了恰可察觉编码失真(JNCD,just noticeable coding dist ortion)模型。首先,通过主观实验,对恰可察觉梯 度幅值差异(JNGD,just noticeable gradient difference)进 行了研究,分析其变化规律并建立JNGD模型。使用全变 分(TV,total variation)方法将图像分解为结构图和纹理图后,分别求 取其梯度信息得到结构梯度图和纹理梯度图, 利用JNGD模型分别滤除结构梯度图和纹理梯度图中的人眼不可察觉的梯度幅值 ;其后,分析了人眼感知对于不同 梯度幅值的编码失真敏感性,设计了梯度幅值与JNCD值的主观实验,得到两者的关系模型; 最后,考虑人眼对图 像中的边缘、平坦和纹理3类区域失真感知程度的差异性,利用滤波后的结构梯度和纹理梯 度信息将图像划分为上 述3类区域,最终建立整幅图像的JNCD模型。为验证本文提出的JNCD模型的可靠性,在高效 视频编码(HEVC)标准测试平台上进行的模型验证结果表明,在本模 型指导下的编码其解码重建 图像获得了较好的主观视觉效果,可为人眼视觉感知冗余的分析及感知编码的改 进提供依据。     

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。     

结合内容特性与纹理类型的HEVC-SCC帧内预测快速算法

本文提出了一种结合内容特性与纹理类型的HEVC-SCC帧内预测快速算法。利用自然内容和屏幕内容视频DCT变换后系数能量分布不同的特点,结合当前预测单元（Prediction Unit, PU）梯度信息,将编码树单元（Coding Tree Unit, CTU）分成自然内容CTU,简单屏幕内容CTU和复杂屏幕内容CTU。对于自然内容CTU,选择35种传统帧内模式作为候选模式,跳过帧内块复制（Intra Block Copy, IBC）和调色板（Palette mode, PLT）模式;对于简单屏幕内容CTU,选择DC,PLANAR,水平和垂直模式作为候选模式,跳过IBC和PLT模式;对于复杂屏幕内容CTU,选择IBC和PLT模式,跳过其他候选模式。实验结果表明,在全I帧条件下,该算法相较于SCM-8.3可以节省38.55%的编码时间,大幅度降低了编码复杂度的同时只增加了1.82%的码率。      

A fast algorithm based on gray level co-occurrence matrix and Gabor feature for HEVC screen content coding

To reduce the computational complexity of screen content video coding (SCC), a fast algorithm based on gray level co-occurrence matrix and Gabor feature model for HEVC-SCC, denoted as GGM, is proposed in this paper. By studying the correlation of non-zero number in gray level co-occurrence matrix with different partitioning depth, the coding unit (CU) size of intra coding can be prejudged, which selectively skips the intra prediction process of CU in other depth. With Gabor filter, the edge information reflecting the features of screen content images to the human visual system (HVS) are extracted. According to Gabor feature, CUs are classified into natural content CUs (NCCUs), smooth screen content CUs (SSCUs) and complex screen content CUs (CSCUs), with which, the calculation and judgment of unnecessary intra prediction modes are skipped. Under all-intra (AI) configuration, experimental results show that the proposed algorithm GGM can achieve encoding time saving by 42.13% compared with SCM-8.3, and with only 1.85% bit-rate increasement.     

基于多视点视频特征的3D-HEVC深度视频信息隐藏算法

为了更安全地传输秘密信息和保护3D视频,提 出基于多视点视频特征的3D-HEVC深度视频信息隐 藏算法。首先结合彩色视频的纹理特征,考虑深度视频不同区域对绘制视点的质量和编码效 率的影响,对 深度视频进行区域分割。然后针对不同的区域,采用不同的方式调制最大编码单元(LCU) 的QP值嵌入 秘密信息。最后,用修改后的QP值进行编码压缩,传输视频信息。实验仿真结果表明,相 比于原始HTM13.0, 本算法编码重建深度视频绘制视点质量的PSNR平均下降0.0015dB, 码率平均增加0.035%。本文算法 能较好地保证绘制视点的质量,对视频流的码率影响较小,且能实现秘密信息的盲提取。