H.264/AVC中基于决策树的P帧快速模式选择（HHME2013第61号论文）

目的：H.264/AVC帧间预测编码需要对所有可能编码模式计算并比较率失真代价,众多的模式类型导致了P帧编码的计算复杂度非常高。本文提出了一种针对P帧的基于决策树的快速选择候选模式算法。方法：在对宏块进行16×16的帧间运动估计后,首先根据残差宏块中4×4全零系数块个数对部分宏块直接选择出候选模式;然后使用16个4×4块的SATD值,采用决策树分类方法对其余宏块选择候选模式。结果：由于只需对候选模式进行编码,因此有效降低了编码器的计算复杂度。实验结果表明,与原始全搜索编码算法相比,该算法对不同运动程度的视频序列获得了较一致的编码时间节省,同时平均峰值信噪比的损失和平均比特率的增加均较少。结论：本文提出了一种新的P帧帧间预测候选模式选择算法,根据帧间运动估计后的残差宏块信息,采用决策树方法对候选模式集进行分类。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下,有效地降低编码过程中的计算量,缩短编码时间。     

基于运动搜索预处理的H.264/AVC帧间块划分模式快速选择算法

为了进一步减小宏块的帧间预测误差,新的视频编码标准H. 264 /AVC采用了灵活多样的块划分类型。不同于以往视频编码标准中规定的16×16, 8×8固定块尺寸,H. 264 /AVC中采用的块尺寸包含16×16到4×4七种类型。然而在提高编码效率的同时却带来了巨大的计算复杂度,尤其是采用率失真全搜索算法时。提出了一种基于运动搜索预处理及残差纹理分析的快速帧间块划分模式预测算法,并通过实验证明了本算法在几乎不牺牲图像质量和压缩效率的基础上,有效地减少了计算复杂度。     

H.264分辨率缩减快速帧内宏块模式选择算法研究*

H.264视频编码标准对于帧内预测采用了I16×16、I4×4和IPCM三种模式,而前两种模式分别有四种和九种预测方向,这些特性提高了帧内宏块的编码效率,但同时也增加了帧内模式选择的复杂度。提出了一种适用于H.264视频流空间分辨率缩减转码的帧内宏块模式选择算法,主要利用输入码流中的宏块模式信息,推算出下采样后宏块可能的模式及预测方向,从而减少需要计算的宏块模式数目,同时对I4×4宏块采用子块刷新机制,确保转码质量。实验证明,在保持编码效率和视频质量的同时,能有效降低H.264下采样转码过程中帧内宏块模式选择算法的复杂度。     

一种基于H.264/AVC的帧内预测模式快速选择算法

在H.264/AVC中,帧内编码是采用帧内预测来提高编码效率,其色度块尺寸为8×8,亮度块包括4×4和16×16两种尺寸。由于每种块可提供多种预测模式,因此这种多模式选择大大增加了编码的复杂性。针对这种多模式选择,为了加快编码速度,利用色度块和亮度块以及亮度4×4和16×16块模式选择之间的关系,提出一种基于RDO(rate d istortion optim ization)的不同判决依据的快速帧内预测模式选择算法。实验证明,在信噪比和码率变化不大的同时,该算法可使编码速度平均提高6倍。     

基于可变尺寸块运动矢量恢复的H.264时域差错掩盖算法

针对H.264帧间预测编码的新特点,提出了一种基于可变尺寸块运动矢量恢复的时域差错掩盖算法。该算法首先利用相邻宏块编码模式的相关性,根据周围宏块的编码模式判断受损宏块的编码模式及运动矢量恢复的宏块划分方式,分别对各个划分的子块进行运动矢量的恢复;然后利用相邻块运动矢量参考帧的相关性,根据相邻块运动矢量的参考帧确定匹配使用的参考帧;最后采用边缘失真匹配方法恢复运动矢量。实验结果表明,该算法同传统的差错掩盖算法相比,由于支持不同尺寸块运动矢量的恢复,因此,算法对差错信号能够获得更好的恢复效果。     

H.264/AVC中基于决策树的P帧快速模式选择

目的 H.264/AVC帧间预测编码需要对所有可能编码模式计算并比较率失真代价,众多的模式类型导致了P帧编码的计算复杂度非常高。为此提出一种针对P帧的基于决策树的快速候选模式选择算法。方法在对宏块进行16×16的帧间运动估计后,首先根据残差宏块中4×4全零系数块个数对部分宏块直接选择出候选模式;然后使用16个4×4块的变换域系数绝对值之和(SATD)值,采用决策树分类方法对其余宏块选择候选模式。结果由于只需对候选模式进行编码,因此有效降低了编码器的计算复杂度。实验结果表明,与原始全搜索编码算法相比,该算法对不同运动程度的视频序列获得了较一致的编码时间的节省,同时平均峰值信噪比的损失和平均比特率的增加均较少。结论新的P帧帧间预测候选模式选择算法,根据帧间运动估计后的残差宏块信息,采用决策树方法对候选模式集进行分类。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下,有效地降低编码过程中的计算量,缩短编码时间。     

H.264帧内预测快速模式选择

H.264/AVC视频编码标准中用率失真优化(RDO)方法为一个宏块(MB)判决最佳编码模式来提高编码效果,加大了算法复杂度并且计算冗余大。为了克服这一缺点,一种快速帧内预测模式选择算法被提出。在色度预测中,根据宏块的色度纹理复杂度,把原先的4种模式降到1或2种;在亮度16×16块模式判决中,根据最小哈达玛变换的绝对误差和(SATD)来选择最佳模式;在亮度4×4块模式判决中,该算法在9种模式中选择3种可能模式作为候选模式。通过比较16个4×4块总代价与1个16×16块的代价来选择最佳块选择模式,实验表明,该算法能在节省69%左右编码时间的情况下,比特率与峰值信噪比(PSNR)保持不变。     

运用H.264/AVC宏块编码特征的低复杂度率

分析H.264/AVC各帧间编码模式与最佳模式编码同一宏块（MB）时在比特率、参考帧选择及CBP（coded block pattern）上具有的相似性,对MB各最佳编码模式的比特率和CBP分布进行了统计,根据统计结果分析出比特率和CBP相结合能对编码模式进行比较准确的区分定位。并由此提出一种联合参考帧选择和模式选择的低复杂度RDO（rate distortion optimization）算法。算法利用P16×16模式编码得到的比特率和CBP来确定候选编码模式,用P16×16模式的参考帧来确定其余帧间模式的参考帧。最后将候选模式在候选参考帧中进行运动估计和编码模式的RDO,选出最佳编码模式。实验结果表明,提出算法与H.264/AVC参考软件JM12.0相比,平均比特率增加1.32%、 亮度PSNR减小0.0752dB,编码时间减少71.20%。     

基于H.264宏块预判断的快速帧内算法

针对视频压缩标准H.264/AVC 的压缩率很高,但其算法复杂、编码时间较长,提出了基于MAD值的宏块模式选择的预判断;针对帧内4×4块,提出利用相邻块和相邻方向预测模式的相关性进行帧内模式预测。实验结果表明,与全搜索算法相比,在采用全I帧编码的情况下,该算法的编码时间减少73%,输出的视频比特率仅增加2.14%,且PSNR 基本保持不变。     

基于SVC的空域增强层帧级错误掩盖算法

基于SVC空域增强层宏块编码模式的特点,提出一种增强层帧级错误掩盖算法,综合利用层间预测信息和时域直接模式TD下的运动信息,预测丢失帧中的宏块是否采用TD模式编码运动信息。对于符合判决条件的宏块,使用TD模式来产生其运动矢量,以提高运动矢量恢复的精确度,从而提升丢失帧的错误掩盖效果。实验结果表明,与原JSVM算法相比,该算法以很小的运算复杂度,使增强层序列的解码PSNR平均提高了0.23 dB。     

自适应阈值AVS帧间模式快速选择算法

为降低AVS视频编码标准中帧间模式选择算法的复杂度,提出自适应阈值帧间模式快速选择算法。利用相邻宏块模式之间的相关性和预测模式统计分布规律预测当前宏块最可能预测模式,根据相邻宏块率失真代价的相关性自适应地调整判决阈值,如果帧间最可能预测模式率失真代价满足阈值判决准则,则最可能预测模式为最佳模式,提前退出模式搜索。实验结果表明,该算法在基本保持AVS原有编码性能的前提下编码速度得到较大提高。     

基于H.264的高分辨率序列帧内预测的改进算法

针对高清视频序列帧内预测的编码特点,得出禁用Intra4×4预测模式,使用Intra8×8和Intra16×16模式进行亮度预测,可显著提高编码速度,同时码率和SNR基本不变。基于上述结论,提出一种新的帧内预测快速算法。该算法在帧内预测之前进行预判决,从Intra8×8和Intra16×16中选择一种预测模式,从而减少了算法复杂度。实验结果表明,算法在码率只有少许增加的情况下,编码速度提高了27.8%,SNR值基本不变。     

基于H.264的快速帧间模式选择算法

针对H.264视频编码器中计算量大的帧间模式选择过程,提出一种快速帧间模式选择算法。根据编码块的边缘特征信息和模式相关性,预测当前宏块可能的候选模式类型。统计并分析帧间编码的最佳模式分布,通过设定基于统计数据的自适应提前中止门限,对预测模式进行筛选,以获取最匹配块模式。实验结果表明该算法能在保证重构图像质量与编码性能的情况下,减少51%~68%的编码时间,降低编码器的计算复杂度。     

基于时空域相关性的屏幕内容帧间快速编码算法

针对屏幕内容视频帧间编码的高复杂度问题,提出了一种基于时空域特性的帧间快速编码算法。首先,根据运动静止检测算法将待编码帧分为静止帧和运动帧;然后,对运动和静止帧分别采用不同的编码策略。对于静止帧,在统计分析时域对应编码单元（CU）分割深度和预测模式的基础上,确定CU最佳分割深度和最优预测模式。对于运动帧中的静止最大编码单元（LCU）,利用时域相关特性提前终止CU分割,模式选取则只针对大尺寸模式进行预测;对于运动帧中的运动LCU,根据其相邻LCU的运动静止特性确定CU分割深度以及预测模式。实验结果表明,所提算法相比原始编码平台,在BDBR平均上升3.65%的情况下,编码时间平均节省46.40%。所提算法在率失真性能损失可接受的前提下,有效地降低了屏幕内容视频帧间编码复杂度,有利于屏幕内容视频的实时应用。     

基于图形信息的HEVC帧间预测快速算法

由于最新的视频编码标准HEVC（high efficiency video coding）应用四叉树的递归结构进行编码单元的划分,使得帧间预测的过程极为复杂,编码的时间效率比较低下。针对HEVC帧间预测过程,提出了一种基于纹理信息和稳定区域检测的快速算法,旨在检测出相对平坦的区域和随时间变化较稳定的区域,来提前终止四叉树的编码单元的划分。这些平坦或者稳定的区域用较大的编码预测单元就能进行比较准确的运动估计和预测,不需要再进行更小编码预测单元的划分,因此HEVC编码器的时间复杂度大幅度降低。实验结果表明,改进后的算法编码时间平均节省了34%左右,并且造成的视频质量损失非常低,有0.038 dB的PSNR下降和0.56%的码率增加。     

H.264/AVC快速帧间模式选择算法研究

H.264/AVC标准采用可变块运动估计和率失真优化技术进行帧间模式选择,提高了编码效率,但极大地增加了计算复杂度。为了解决这一问题,提出一种快速帧间模式选择算法,它利用了SKIP模式在视频序列中的使用率信息和时空域相邻宏块与当前宏块编码模式之间的高度相关性。该算法缩小了模式选择的范围,并采用阈值来提高预测准确度。仿真结果表明,该算法在保持图像质量和比特率的前提下可以大幅度减少计算复杂度。     

H．264快速帧间模式选择算法

为降低H．264编码器复杂度,提出一种新的快速帧间模式选择算法。结合skip模式的特性,对其进行优先判断,在此基础上缩小宏块级模式范围。根据亚宏块模式与量化参数的关系,缩小亚宏块级模式范围。实验结果表明,该算法在图像质量和压缩效率基本不变的情况下,能减少31．9％～75.3％的编码时间。     

频率域Wyner-Ziv视频编码算法的改进

为提高分布式视频编码压缩率,依据无线传感网络终端设备及Wyner-Ziv视频编码特点,针对Bernd Girod的频域Wyner-Ziv视频编码方案提出改进算法。该算法在编码端通过简单DCT运算提出将图像块分为Skip模式、低频模式和全频模式三种可选模式,在解码端根据相应的编码模式分别选择平均插值、自适应搜索运动估计插值和自适应搜索精细运动估计插值的边信息估算方法联合解码。该算法既能通过消除大量的帧间预测与熵编码实现低码率传输,又能以最小的解码代价获得更精确的边信息,从而有效地避免图像解码质量下降。实验结果表明,在相同峰值信噪比情况下,该算法的码率比Bernd Girod提出的频域Wyner-Ziv算法平均下降40%。