基于背景帧的监控和会议视频帧间快速算法

为降低高性能视频编码（High Efficiency Video Coding,HEVC）中监控和会议视频的编码复杂度,减少编码时间,提出了一种基于虚拟背景帧的监控和会议视频帧间编码的快速编码单元（Coding Unit,CU）划分和预测单元（Prediction Unit,PU）模式选择算法。对原始视频序列进行像素统计分析生成虚拟背景帧,利用生成的虚拟背景帧对CU分类。通过分析不同类别的CU继续划分的比例和其纹理复杂度,快速决策当前CU的划分和PU的模式类型。这种利用虚拟背景帧做判决的算法通过减少CU深度和PU模式遍历而降低编码复杂度,达到快速帧间编码的效果。实验结果表明,与HM16.9相比,该算法在峰值信噪比（Peak Signal-to-Noise Ratio,PSNR）平均下降0.07 dB和码率平均增加1.93%的情况下,能平均减少33.31%的编码时间。     

应用于VVC无损帧内编码的残差二次预测算法

在VVC无损帧内编码中,为了无失真地压缩视频,会跳过变换、量化等操作。未经过变换的帧内预测残差之间,存在较强的空间相关性。基于此,提出了一种残差二次预测（Residual Secondary Prediction,RSP）算法,来进一步降低残差能量。算法对经过帧内预测生成的残差样本进行二次预测,得到二次残差,选择绝对值之和较低的残差组作为最终的预测残差。在VVC测试模型（VTM）12.3上应用RSP算法,相较于基础的无损帧内编码,平均可以节省5.65%的比特率,编码时间增加14.6%,解码时间下降17.5%。RSP以增加较低编码复杂度为代价,高效地提升了VVC无损帧内编码的性能。     

基于LightGBM的HEVC编码单元快速划分算法

针对高效视频编码帧间预测过程中,编码单元率失真代价计算导致编码复杂度较高的问题,提出一种基于LightGBM的高效视频编码标准（High Efficiency Video Coding,HEVC）快速划分算法。算法将编码单元（Coding Unit,CU）的划分情况视为分类问题,采用LightGBM对CU块进行划分分类预测。实验结果表明,在低时延模式下,该算法与标准编码器相比,平均码率变换率增加1.95%,平均节省的编码时间效率为27.72%,具有较高的编码效率。     

基于纹理特征的HEVC帧内编码快速算法

为了降低高效视频编码（HEVC）帧内编码的复杂度,提出了一种基于编码块纹理特征的帧内编码快速算法.首先,对当前编码单元（CU）进行预处理,获取CU的纹理复杂程度和方向特性.其次,根据纹理复杂度决定部分CU是否划分,跳过率失真代价计算,减少不必要的划分与裁剪.然后,根据纹理方向减少帧内预测模式的数量,降低帧内预测过程的复杂度.实验结果表明,在全I帧模式下快速算法与HM10.0相比,码率（BR）上升0.649%,峰值信噪比（PSNR）降低0.059 dB,帧内编码时间平均减少56.18%.     

高效率视频编码快速帧内预测算法

针对高效率视频编码(HEVC)帧内预测过程中,编码单元四叉树划分算法计算复杂度极高的问题,提出一种基于多重纹理特征的HEVC帧内编码单元快速划分算法,该算法能够缩小划分的深度区间。首先,使用自定义的纹理提取方法提取出编码单元中的多重纹理特征;其次,使用支持向量机(SVM)对多重纹理特征参数进行训练,得出决策函数;最后,根据决策函数,跳过前面不必要的划分和提前终止划分。实验结果表明,同原始HM 12.0相比,快速划分算法编码时间平均减少43.23%,码率平均增加0.84%,明显提高了帧内编码效率。此外,所提算法容易与其他算法进行融合,进一步降低HEVC的帧内计算复杂度。     

基于深度学习帧内编码快速划分算法

为降低H.266/VVC(versatile video coding)帧内编码复杂度，提出一种基于纹理分类的卷积注意力机制神经网络CBAM-CNN(convolutional block attention module-convolution neural network)模型的快速帧内编码单元划分方法，替代嵌套多类型四叉树QTMT(quadtree with nested multi-type tree)的遍历搜索。综合考虑每个编码单元CU(codinguint)纹理特征，建立基于阈值的纹理分类模型，判断64×64的编码单元是否划分；设计并训练一种CBAM-CNN网络模型，预测32×32,16×16CU的划分结果。仿真结果表明，所提算法使帧内编码时间平均减少43.217%,编码比特率仅增加0.894%,有效降低了帧内预测的编码复杂度。     

基于提前终止编码单元划分的快速帧内预测算法

为了降低高效视频编码HEVC(High Efficiency Video Coding)帧内预测过程的计算复杂度,提出一种提前终止编码单元(CU)划分的快速帧内预测算法。首先,针对HEVC编码结构,提出一种纹理复杂度测度的方法(即像素亮度方差值)。然后,分析不同纹理特性对帧内预测编码单元层次结构的影响,提出一种基于像素亮度方差值统计的提前终止编码单元的方法。对不同层次结构的编码单元进行像素亮度方差值统计,同时结合平均像素代价值统计,设置合理的阈值,自适应提前终止编码单元的划分,从而降低了帧内预测的编码复杂度。实验结果表明,在保证信噪比和比特率不变的情况下,该算法与HEVC参考软件HM10.0相比,编码时间平均节省32%。     

一种新的HEVC快速帧间预测单元模式判决算法

针对HEVC中帧间预测模式判断所带来的高复杂度计算,根据视频时域上高度相关性的特点,提出了一种减少AMVP模式执行次数的低计算复杂度的快速帧间预测模式判决的方法。基于相邻帧的相同位置编码单元(CU)的预测单元(PU)模式上的时域相关性,跳过当前PU模式选择过程中一些冗余的AMVP模式的计算,以此来降低编码的复杂度。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,比现有HEVC帧间预测算法减少了33.04%的编码时间。     

基于梯度的H.265/HEVC帧内预测硬件加速算法研究

HEVC即H.265,是目前最新的视频编码标准。相比于前一代视频编码标准,H.265/HEVC虽然能够明显改善视频压缩效率,但是却带来了更高的计算复杂度,尤其是在帧内预测过程中。为了解决这个问题,提出一种基于梯度的帧内预测硬件加速算法来跳过一些帧内预测模式和划分深度的预测过程,从而达到减少计算的目的。利用图像梯度信息来粗略估计编码单元的纹理方向和纹理复杂度,其中纹理方向用来估计编码单元的最优帧内预测方向,纹理复杂度用来判断是否跳过当前划分深度的预测编码过程。实验表明,相比于H.265/HEVC测试模型HM16.18,本文提出的算法能够减少6059%的编码时间,仅造成0.38 dB的BD PSNR减少和8.52%的BD-Rate增加。     

HEVC快速帧内模式决策算法

在高效视频编码(HEVC)标准中,为降低编码单元和预测单元算法的计算复杂度,提出一种基于编码单元纹理和预测单元模式决策的快速帧内预测算法。通过统计编码单元的纹理复杂度,分析编码单元纹理的相关性,设定合理的纹理阈值,快速地决策当前编码单元的大小。改进预测单元模式决策算法,利用三步搜索方法,减少候选模式数量和帧内模式预测时间。算法结合了编码单元和预测单元的特点,仿真结果表明,与HEVC参考软件HM8.0相比,在增加较少码率,降低较少峰值信噪比的情况下,该算法的编码时间平均缩减40.9%,降低了编码复杂度。     

H.266/VVC中一种改进的仿射运动估计算法

通用视频编码标准H.266/VVC通过引入多种新的编码技术,如仿射运动补偿预测、自适应运动矢量精度、多核变换等,以支持360°视频和HDR视频的编解码,从而为用户提供最优的视频质量,但是在H.266/VVC帧间预测过程中,仿射运动估计计算复杂度高导致编码时间显著增加。针对该问题,提出一种改进的仿射运动估计算法。通过对仿射高级矢量预测（AAMVP）候选列表的构建过程进行改进,并构建一种AAMVP候选列表候选项筛选准则,使得列表的候选项更接近编码块真实的运动矢量,从而缩短编码时间。同时对仿射运动估计中迭代搜索最优仿射运动矢量的迭代过程进行优化,以加快迭代搜索速度。实验结果表明,在低时延的编码器配置下,相比VVC原始算法,当BD-BR增加了0.023%时,该算法的总体编码时间平均缩短13%,在保证编码质量的前提下能够有效降低编码的计算复杂度。     

一种利用宏块直方图的快速帧间预测方法*

针对H.264/AVC编码复杂度高难以实时应用的缺陷,在深入研究H.264/AVC中重要且耗时的帧间预测编码技术的基础上,提出了一种融合宏块直方图分布信息的分层逐级预判的快速帧间预测算法。仿真实验结果表明,提出算法与H.264/AVC标准算法相比,在保持重建视频图像质量和输出码流结构的前提下,平均节省编码时间约70%,改善了编码复杂度与编码实时性,保持了H.264/AVC低码率的编码优势。该算法有效地提高了H.264/AVC的编码效率。     

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。     

VVC帧间编码CU快速划分算法

通用视频编码(VVC)使用的四叉树加多叉树的块划分结构使编码过程的运算复杂度极高,这给编码器的实际应用带来了困难.为了解决这一问题,提出了一种基于时空域信息的编码单元(coding unit,CU)快速划分算法.该算法分为两部分,第一部分根据当前编码CU的形状,使用三种不同的模型在参考帧对应区域提取运动矢量,根据模型中...     

基于重建编码信息的视频ROI提取算法

针对H.264/AVC视频编码标准计算复杂度高、难以实时应用的缺陷,利用重建块的运动矢量和帧间预测模式,并结合人类视觉感知特征,提出一种视频感兴趣区域快速提取算法及其优化编码方案。仿真结果表明,与H.264/AVC算法相比,该算法能够在码率平均增加0.17%、峰值信噪比平均下降0.052 dB的前提下,节省53.11%的编码时间。     

H.264视频编码的关键技术分析及复杂度研究测试

H.264比原有的视频编码标准大幅度提高了编码效率和稳定性,但其运算复杂度也大大增加。为了在不影响编码效率的前提下,降低编码运算的复杂度,提高编码的实时性,有必要对H.264的复杂性做出详细研究。H.264通过对传统的帧内预测、帧间预测、变换编码和熵编码等算法的改进来提高压缩率。本文分析H.264上述关键技术,给出基于JM86的模块复杂度测试。测试结果表明H.264编码的复杂性主要体现在帧间预测模块中,要加快H.264的编码速度,就必须对这个模块进行优化。     

一种适用于AVS的快速帧间模式选择算法

音视频编码标准和H.264在帧间编码时采用变长块编码,导致在使用全部模式时计算复杂度较高。为此,提出一种基于运动向量场同质性测量和宏块时空相关性预测的帧间模式选择算法。利用相邻块和参考帧的对应块判断当前宏块是否使用帧间16×16模式,如果不使用该模式,则利用帧间8×8模式产生的运动向量预测宏块的帧间模式。实验结果证明,在峰值信噪比几乎相同的情况下,该算法与全模式相比可平均减少41.2%的编码时间。     

结合随机森林的FVC帧内编码单元快速划分

目的 未来视频编码（FVC）是在高效视频编码标准（HEVC）的基础上提出的新一代编码技术,复杂度极高。针对现有的基于HEVC的快速编码方法不适用于FVC中的四叉树加二叉树编码结构或节省时间有限的问题,提出了一种结合随机森林的FVC帧内编码单元（CU）快速划分算法。方法 针对FVC中的四叉树加二叉树结构进行优化。首先,提取视频编码过程中的各CU的图像纹理特征和划分结果;然后,分别使用各划分深度下的纹理特征和划分结果进行在线训练,建立多个随机森林模型,不同深度的CU对应不同的模型;最后,使用模型对视频其余帧的CU进行划分结果预测,从而减少了划分模式遍历和率失真代价计算的次数,节省了编码时间。结果 实验结果表明,与原始平台算法相比,本文算法能够节省44.1%的时间,在相同峰值信噪比的情况下,比特率仅上升2.6%;与当前先进的方法相比,能进一步节省20%以上的时间。结论 通过提取图像的纹理特征,建立随机森林模型,对CU划分结果进行预测,在保证编码率失真性能的前提下,有效地降低了FVC的帧内CU划分复杂度。     

H.264/AVC帧间多种块模式的编码性能分析与研究

H.264/AVC是最新的国际视频标准,与其它视频编码标准相比,其在编码效率方面有强大的优势:在相同的重建图像质量下,H.264/AVC比MPEG-2H.263++和MPEG-4的第2部分分别节约64.46%、、48.80%和38.62%的码率。但H.264/AVC中编码效率的提高是以增加巨大的运算量为前提的。该文在介绍H.264/AVC中的宏块分块模式、运动估计及模式选择算法的基础上,重点对各种帧间块模式下的运动估计及4×4亮度变换与量化操作进行了分析,然后对各种帧间块模式的组合进行了实验研究,实验结果表明,当帧间只用块模式1～4时,在相同的比特率下客观图像质量亮度分量的PSNR比帧间使用全部块模式时平均降低0.13dB,而编码的时间平均能减少40%左右。