并行结构的AVS帧内预测编码器

分析了AVS高清实时帧内编码的实现难点,提出一种基于并行流水的AVS帧内预测编码器硬件架构.提前模式抉择,实现整数变换和量化模块的流水处理,以及预测部分的六路并行数据通路的流水处理,提高了数据处理能力.另外,在分析AVS帧内预测各模式算法的基础上,将亮度块和色度块具有相同预测值求解算法的模式共用同一个预测器,优化资源利用.实验结果表明,该电路在49 MHz时钟下工作时,能够实时编码1280×720,25帧/s的视频图像.     

帧间编码模式选择及其择优早期终止的H.264/AVC快速算法

通过研究H.264/AVC帧间编码中最佳模式分布,提出了3种模式选择早期终止策略,分别对SKIP,P16×16,P16×8和P8×16这3类模式成为最佳编码模式进行判断,适当地结束编码模式选择过程,避免了对后面不可能模式率失真代价的计算,从而减少了帧间编码的计算复杂度。实验结果表明,该算法可以减少H.264/AVC编码器50％～70％的编码时间,同时保持与全搜索算法基本一致的编码性能,峰值信噪比PSNR平均下降0.17 dB左右,编码比特率平均增加2.42％。     

基于方向梯度的H.264帧内预测模式选择算法

率失真优化(RDO)技术的应用大幅提高了H.264的编码性能,但全搜索方式下,每一宏块所有模式都要进行R-D代价计算,复杂度非常大.文中利用参考像素与当前块之间的方向梯度检测预测方向上的纹理方向与边缘强度,预先筛除部分方向梯度较大的预测模式,形成一种基于方向梯度的快速帧内预测模式选择算法,并利用预测模式的空间相关性采用最有可能模式替换直流模式作为缺省候选模式,改进了基本算法.对10个标准序列进行测试,两个算法应用在亮度分量帧内预测模式选择中均比JM18.0全搜索方式减少了50％以上的编码时间,且编码性能损失很小,保持峰值信噪比与JM全搜索方式相同时,基本算法码率平均上升2.361％,改进算法码率平均上升1.477％.     

基于梯度和率失真的帧间块模式选择算法

提出一种适合于H．264标准的基于梯度且支持RDO的帧间块模式抉择算法．该算法根据梯度分布剔除某些可能性很小的模式，以减少RDO过程中的待选模式数量，达到快速选择模式的目的．实验表明该算法比在全部模式中执行RDO过程要节约80％左右的时间，而PSNR下降不超过2dB．     

基于调色板模式的屏幕视频帧内编码快速算法

基于HEVC的屏幕视频编码根据屏幕视频的特征,引入了调色板模式、基于Hash的块匹配算法等新技术。这些新技术虽然提升了编码的质量,但同时增加了编码器的复杂度。为降低屏幕视频编码器的复杂度,提出了一种基于调色板模式的屏幕视频帧内编码快速算法。该算法结合了屏幕视频的特征和帧内编码模式的空间相关性,有效地减少了帧内编码单元的模式搜索范围。该算法可以在保证视频编码质量的前提下,有效降低编码复杂度,减少编码时间。在屏幕内容编码的标准测试平台SCM5.4的实验结果显示,本算法可以降低21%的编码时间,同时只引起0.93%的BD-Rate的上升。     

基于时空相关性的宏块编码模式预测算法

与以往的各种视频编码标准相比，H．264视频编码标准在编码效率上获得了最大50％的提高．但这是以提高编码的计算复杂度为代价的，其中运动估计和模式选择的计算复杂度最大．文中提出一种基于时空相关性的宏块编码模式预测算法，该算法首先检查根据时空相关性预测得到的模式，再根据相应的阈值判断是否结束模式选择过程。而不用对所有的模式进行全搜索．试验结果证明：在保持相近率失真性能的同时，该算法可以有效地降低编码的计算复杂度．     

H.264编码中的帧内预测模式选择算法

H.264使用率失真优化提高了编码的效率,但也增加了计算复杂度,不利于编码的实时实现。该文分析了H.264中计算复杂度较高的帧内预测模式选择部分,提出一种快速的帧内预测模式选择算法。对方向性较强的几种模式进行SATD计算,分析其中较小的两个模式的相关性来选择新的模式添加到模式选择的计算范围中,从而减少了预测模式的数量。实验结果证明,在图像性能和码率基本保持不变的情况下,总的编码时间下降了约25％,I帧的编码时间下降了约62％,满足了实时视频通信的要求。     

一种新的图像地址矢量量化编码算法

提出一种新的图像矢量量化编码算法。该算法结合相关矢量量化编码算法与地址矢量量化编码算法,首先根据相邻块状态进行编码地址的相关预测,对相关预测失败的图像块采用地址码匹配编码,并采用自适应算术编码进行。测试结果表明,相对于无记忆矢量量化编码算法,比特率约下降３８％－６８％,相对于安平提出的矢量量化地址编码算法以及王卫等提出的相关矢量量化编码算法,比特率约下降２５％以上。     

基于运动复杂度分类的快速模式选择算法

为降低H．264编码器的复杂度,本文提出了基于视频运动复杂度分类的模式选择算法。该算法首先利用已编码宏块的运动信息识别出视频运动的平稳区域,然后利用模式信息对运动复杂区域进行细分,从而将视频划分为复杂性不同的区域,并对其进行相应的编码。实验表明,该算法平均节省编码时间达63％,有利于实时应用;同时,PSNR平均下降约0．15dB,不影响主观视觉效果。     

一种AVS-M帧间预测模式快速选择算法

针对AVS-M帧间编码模式的复杂性,在对帧间预测编码最佳模式选择统计结果分析的基础上,提出了一种模式分类的帧间预测模式快速选择算法.该算法将全部编码模式进行分类,对SKIP模式采用提前终止判决,而对其它模式通过判别宏块的一致性和比较宏块的空时相关性逐类型比较.实验表明,与全模式选择算法相比,该算法的计算次数减小了52.5%~85.8%,在保持编码效率和重建图像质量的同时提高了编码速度.     

基于嵌入式处理器的H .264编码器的存储优化

由于H.264/AVC新标准采用了很多新技术，在可编程处理器的应用领域中，如果不进行优化将会需要非常大的存储空间。该文对编码器的存储复杂度进行了分析，在此基础上提出了基于宏块级的滤波和插值算法。为了便于嵌入式处理器的实现，提出了一种高效的内存管理调度策略。实验结果表明，优化方法在极大地降低存储复杂度(cycle:64.9%)的同时得到了更高的编码速率(76.6%)，而只有很小的编码效率损失。     

基于混合特征的H.264/AVC快速帧内预测模式决策

H.264/AVC中采用率失真优化(RDO)代价函数对多种帧内预测模式进行全搜索决策,为了克服这种决策方法运算复杂度较大的弊端,提出了一种基于混合特征的快速帧内预测模式决策算法。该方法针对最耗时的4×4亮度块模式决策环节,强调了DC模式的重要性,并将其与混合代价函数特征相结合形成混合决策信息,以此对候选模式进行预先筛选,从而加快了决策速度。实验结果表明,该方法可以使图像序列的I帧编码速度提高近30%,且与原全搜索算法相比,其峰值信噪比(PSNR)的减少和比特率的增加均小到可以忽略不计。     

H.264/AVC快速帧内预测模式选择算法

基于像素块的纹理特性,相邻块预测模式的相关性提出了一种H.264/AVC快速帧内预测算法,该算法将4×4亮度块的候选模式从9种降低到1～4种。实验结果表明,与H.264编解码器JM8.6相比,I帧编码时间降低50%～60%,而PSNR和输出码率基本保持不变。     

Fast multiframe motion estimation algorithms by motion vector composition for the MPEG-4/AVC/H.264 standard

The MPEG-4/AVC/H.264 video coding standard adopts various coding schemes such as multiple reference frames and variable block sizes for motion estimation. Hence, MPEG-4/AVC/H.264 provides gains in compression efficiency of up to 50% over a wide range of bit rates and video resolutions compared to previous standards. However, these features result in a considerable increase in encoder complexity, mainly regarding to mode decision and motion estimation. The proposed algorithms use the stored motion vectors to compose the motion vector without performing the full search in each reference frame. Therefore, the proposed algorithms can obtain an average speed up ratio of four for encoding, thus benefiting from the prediction of the motion vector for the reference frames in advance and maintaining good performance. Any fast search algorithm can be utilized to further largely reduce the computational load.     

一种基于信息熵的快速H.264帧内预测算法

本文基于图像的信息熵和边缘方向信息针对H.264的帧内预测算法计算复杂度高、不适合于实时应用的弱点,提出一种新的帧内预测快速算法。该算法利用图像的信息熵从Intra4×4与Intra16×16两种预测模式中选择一种最佳预测模式,利用边缘方向信息将Intra4×4的9种模式选择降为4种,并利用JVT公布的测试平台JM8.4进行了实验仿真。实验结果表明,该算法在码率平均增加1.4%,峰值信噪比平均下降0.058dB的情况下,能缩短编码时间50%左右,是一种快速的H.264帧内预测算法。     

Fast coding unit (CU) determination algorithm for high-efficiency video coding (HEVC) in smart surveillance application

High-efficiency video coding (HEVC) is a successor to the H.264/AVC standard as the newest video-coding standard using a quad-tree structure with the three block types of a coding unit (CU), a prediction unit (PU), and a transform unit (TU). This has become popular to apply to smart surveillance systems, because very high-quality image is needed to analyze and extract more precise features. On standard, the HEVC encoder uses all possible depth levels for determination of the lowest rate-distortion (RD) cost block. The HEVC encoder is more complex than the H.264/AVC standard. An efficient CU determination algorithm is proposed using spatial and temporal information in which 13 neighboring coding tree units (CTUs) are defined. Four CTUs are temporally located in the current CTU and the other nine neighboring CTUs are spatially situated in the current CTU. Based on the analysis of conditional probability values for SKIP and Merge modes, an optimal threshold value was determined for judging SKIP or Merge mode according to the CTU condition and an adaptive weighting factor. When SKIP or Merge modes were detected early, other mode searches were omitted. The proposed algorithm achieved approximately 35 % time saving with random-access configuration and 29 % time reduction with low-delay configuration while maintaining comparable rate-distortion performance, compared with HM 12.0 reference software.     

联合率失真模型的帧级码率控制方法

在H.264/AVC视频编码框架下,基于联合率失真模型,提出了一种新的帧级码率控制方法。利用分块数量和平均运动矢量信息,发展了一种精确的头信息估计模型;联合头信息与残差信息模型,并结合残差失真模型,提出新的联合头信息与残差率失真模型;利用精确的估计方法进一步提高率失真性能。相对于最新的JVT H.264/AVC参考软件JM10.2中采用的JVT-G012方法,该方法提高了实际码率与目标码率之间的匹配率达到了98.06%,重构视频的平均亮度PSNR值增加了0.27 dB。     

基于全零模块检测的H.264/AVC快速帧内模式选择算法*

H.264/AVC采用多方向、多划分的帧内预测模式,与其他视频编码标准相比具有更高的编码效率,但同时也使计算复杂度明显提升。通过分析各编码模式的特点和最佳模式分布规律,提出了基于全零模块检测的快速帧内模式选择算法,略过不可能进一步降低率失真代价的帧内预测模式,以降低编码过程的计算复杂度。实验结果表明,在保证编码性能的前提下,可以有效地降低H.264/AVC的计算复杂度。     

Fast block mode decision algorithm in H.264/AVC using a filter bank of Kalman filters for high definition encoding

In this paper, we propose a fast mode decision algorithm using a filter bank of Kalman filters for H.264/ AVC. For the highest coding efficiency in H.264/AVC, a macroblock can be coded with seven different block sizes for motion compensation in an inter mode and various spatial prediction modes in an intra mode. The conventional encoder employs a complex technique for mode decision based on a rate-distortion (RD) cost of all possible modes. Hence, for the purpose of selecting the best block mode with the minimum RD cost, the conventional procedure requires much computational burden and a very complex encoding structure. In order to reduce the complexity, we propose a fast algorithm for mode decision based on Kalman filtering to estimate RD cost of a specific block mode. Furthermore, we propose an optimized structure of H.264/AVC encoder to implement the proposed algorithm. Without considerable performance degradation, using SIMD technology, the computer simulation shows that the proposed methods are dramatically faster than the original JM 9.6 encoder.     

H．264运动估计中块模式选择的并行设计

为了方便H.264/AVC在低码率高时性应用系统中的实现,须对其编码算法进行优化.本文首先对H.264/AVC编码器进行了深入的分析,然后在此基础上提出了块模式选择的并行设计方案,并对此方案进行了并行设计与实现.最后对此设计方案在多核服务器上进行了试验.试验结果表明:并行后的三步搜索算法在不影响H.264编码质量的前提下,其编码速度平均提高了2.73倍以上.