H.264/AVC帧内预测模式的快速选择算法

H.264/AVC帧内预测技术采用率失真优化策略进行最优化编码模式选择,提高了I帧的编码效率,但同时也提高了计算复杂度。提出了一种帧内预测模式的快速选择算法,基于亮度块的方向特性,通过一些复杂度不大的计算,选择少数几个可能性较大的预测模式进行率失真代价计算,得到最佳亮度预测模式,并以SATD计算代替率失真代价计算选择最佳色度预测模式,降低了计算复杂度,提高了编码速度。实验结果表明,提出的算法在保证图像质量的同时,编码时间平均降低了48%,而码率增加很小。     

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%。     

采用率失真与模式特征的多视点视频编码快速模式选择

现有的多视点视频编码使用了分层B帧（Hierarchical B Picture, HBP）的预测结构,其帧内预测、帧间预测以及视点间预测的模式选择给多视点视频编码带来了庞大的计算复杂度。针对这一问题,我们在分析了JMVC模式分布比例的基础上,提出了一个快速帧间模式选择的算法。这种算法利用率失真代价和预测模式特征之间的关系来及时判定最优模式:如果上一尺寸预测模式的率失真代价小于当前尺寸预测模式的率失真代价则认为上一预测模式为最优模式,跳过检查其他更小尺寸的预测模式;反之,如果上一尺寸的预测模式的率失真代价大于当前尺寸的预测模式的率失真代价,则继续检查其他更小的尺寸。这样,通过提前终止一些不必要的模式选择过程,多视点视频编码的计算量得到大幅的降低。实验结果表明:所提算法能在保持JMVC中全搜索算法的编码效率同时,使计算复杂度减少了81.66%。      

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%。     

快速帧内预测模式选择新方法

为了提高编码性能,H.264采用了RDO(率失真优化),但与此同时带来的是计算复杂度的增加.本文着重分析了H.264中快速帧内预测模式选择的问题.为了降低帧内预测模式选择的计算复杂度,提出了一种高效的快速帧内预测模式选择算法.首先,对Pan的基于边缘方向直方图的快速算法进行了改进,同时提出了基于参考象素特征的4×4快速帧内预测模式选择算法,并将两者进行了结合.实验结果表明,本文算法和H.264校验模型JM61相比,I帧编码时间降低61%~69%,而PSNR基本保持不变,输出码率仅略有增加;与Pan的基于边缘方向直方图快速算法相比,本文算法的I帧编码时间降低12%~33%,PSNR和输出码率均基本保持不变.     

利用纹理结构的HEVC快速帧内模式选择算法

高性能视频编码（HEVC）是刚确立的最新一代的视频编码标准。对于帧内编码,HEVC最大的特点是采用了从64×64至8×8的编码单元划分和35种帧内预测模式,HEVC通过遍历所有的分块和帧内预测模式,选取最优的预测方式,这种帧内预测方式在提高预测精度的同时也大大增加了编码的计算复杂度。为了降低帧内预测的计算复杂度,HM2.0版以上的HEVC测试软件采用一种基于两步预测的快速帧内模式选择算法。在此基础上本文首先提出了一种基于纹理方向的快速粗选方案,减少参与计算的粗选模式数,进而提出基于结构相关的决策方法,利用同质图像区域的纹理相似性,减少参与率失真代价函数计算的候选模式数量,进一步降低了帧内预测计算复杂度。实验结果表明,本文所提出的快速算法,在保持编码质量基本不变的条件下,可以使基于两步预测的快速帧内模式选择时间缩短25%。      

基于模式分组的帧内预测模式快速选择算法

针对高效率视频编码(HEVC)帧内预测中增加的预测模式引起的的粗选择模式(RMD)与率失真优化(RDO)算法计算复杂度高的问题。本文充分利用候选模式集中排列第一的预测模式与最优预测模式之间的强相关性,提出了一种基于模式分组的帧内预测模式快速选择算法,有效的降低了HEVC帧内预测算法的计算复杂度。实验表明本文所提出的算法与HEVC的测试模型HM10.0相比,在保证视频质量和码率基本不变的前提下(码率仅增加了0.78%,Y-PSNR只降低了0.12dB),减少了41.8％的编码时间,提高了编码效率。     

低复杂度的多视点视频编码宏块模式决策算法

为了降低多视点视频编码(MVC)的计算复杂度,提出了一种基于全局-局部率失真代价的低复杂度宏块模式决策算法。首先根据宏块候选模式的块尺寸和率失真代价特点,将所有候选模式分为大尺寸模式(Skip/Direct、Inter16×16和Intra16×16)和小尺寸模式(Inter16×8、Inter8×16、Inter8×8、Intra8×8和Intra4×4);接着统计已编码帧中这两类宏块模式的平均率失真代价,并利用这些平均率失真代价计算当前帧宏块模式决策的全局率失真代价;最后利用得到的全局率失真代价,并结合当前宏块已估计模式的局部率失真代价和空间邻近宏块的模式信息提前终止模式决策,具体包括对大尺寸宏块模式进行提前判定以及对小尺寸候选模式进行逐级选择。实验结果表明:与MVC参考代码中的全搜索模式决策算法相比,本文算法在时域预测视点和视点域预测视点上分别节省了74%和82%的平均编码时间,同时保持了良好的编码率失真性能;与现有模式决策快速算法相比,本文算法降低了更多的编码时间,并具有更好的编码率失真性能。     

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。     

HEVC帧内彩色边缘检测快速模式选择算法

高效视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)相较于H.264/AVC,帧内预测模式有35种,编码性能得到提高的同时也引起了算法复杂度的增加,本文提出了一种基于Canny彩色算子的快速帧内预测模式选择算法。该算法基于图像物理边缘的梯度方向提前分析预测块（Prediction Unites,PU）的方向,预先确定帧内预测的模式,避免算法遍历35种帧内预测模式。实验结果表明,该算法能够有效地降低帧内编码的复杂度,算法编码时间平均减少23.36%而仅损失0.69%的BD-Rate,且率失真性能良好。     

A Fast Intra Skip Detection Algorithm for H.264/AVC Video Encoding

A fast intra skip detection algorithm based on the rate‐distortion (RD) cost for an inter frame (P‐slices) is proposed for H.264/AVC video encoding. In the H.264/AVC coding standard, a robust rate‐distortion optimization technique is used to select the best coding mode and reference frame for each macroblock (MB). There are three types of intra predictions according to profiles. These are 16×16 and 4×4 intra predictions for luminance and an 8×8 intra prediction for chroma. For the high profile, an 8×8 intra prediction has been added for luminance. The 4×4 prediction mode has 9 prediction directions with 4 directions for 16×16 and 8×8 luma, and 8×8 chrominance. In addition to the inter mode search procedure, an intra mode search causes a significant increase in the complexity and computational load for an inter frame. To reduce the computational load of the intra mode search at the inter frame, the RD costs of the neighborhood MBs for the current MB are used and we propose an adaptive thresholding scheme for the intra skip extraction. We verified the performance of the proposed scheme through comparative analysis of experimental results using joint model reference software. The overall encoding time was reduced up to 32% for the IPPP sequence type and 35% for the IBBPBBP sequence type.     

Enhanced SATD-based cost function for mode selection of H.264/AVC intra coding

In H.264/AVC, the concept of rate-distortion optimization (RDO) mode decision has proven to be an important coding tool. However, this mode decision method makes the encoding process extremely complex, especially in the computation of the rate-distortion cost function, which includes the computations of the sum of squared difference (SSD) between the original and reconstructed image blocks and context-based entropy coding of the block. In this paper, we propose an enhanced low-complexity cost function for H.264/AVC intra 4 × 4 and 8 × 8 mode selections. The enhanced cost function uses sum of absolute Hadamard-transformed differences (SATD) and mean absolute deviation of the residual block to estimate distortion part of the cost function. A threshold-based large coefficients count is also used for estimating the bit-rate part. The proposed method improves the rate-distortion performance of conventional fast cost functions while maintaining low complexity requirement. As a result, the encoding process can be significantly accelerated with the use of the proposed cost function. Simulation results confirm that the proposed method reduces about 83.74 % computation of intra encoding of JM 12.4 encoder with negligible rate-distortion performance degradation.     

基于块参考像素特征的快速帧内预测模式选择新算法

帧内预测是H.264采用的一种编码新技术。与以前的编码标准相比,H.264编码性能有了很大的提高,但同时编码复杂度和计算量也明显增加。该文研究了提高H.264编码速度的途径,着重分析了帧内预测模式快速选择的问题。经过分析发现,4×4亮度块的参考像素亮度值通常具有相似性,对应地,4×4亮度块的9种预测模式所得的预测结果也是相近的。根据4×4亮度块参考像素的这一特征,该文提出了一种基于4×4亮度块参考像素特征的快速帧内预测模式选择算法。实验结果说明了该文算法的有效性,与H.264编码器JM92相比,该算法的计算量减少了46%,而编码质量、PSNR和输出码率保持基本不变。     

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。     

3D-HEVC深度图帧内预测快速编码算法

三维高效视频编码在产生了高效的编码效率的同时也是以大量的计算复杂性作为代价的。因此为了降低计算的复杂度,本文提出了一种基于深度学习网络的边缘检测的3D-HEVC深度图帧内预测快速算法。算法中首先使用整体嵌套边缘检测网络对深度图进行边缘检测,而后使用最大类间方差法将得到的概率边缘图进行二值化处理,得到显著性的边缘区域。最后针对处于不同区域的不同尺寸的预测单元,设计了不同的优化方法,通过跳过深度建模模式和其他某些不必要的模式来降低深度图帧内预测的模式选择的复杂度,最终达到减少深度图的编码复杂度的目的。经过实验仿真的验证,本文提出的算法与原始的编码器算法相比,平均总编码时间可减少35%左右,且深度图编码时间平均大约可减少42%,而合成视点的平均比特率仅增加了0.11%。即本文算法在可忽略的质量损失下,达到降低编码时间的目的。     

采用联合特征的H.266/VVC屏幕内容快速模式选择算法

新一代视频编码标准H.266/VCC针对屏幕内容编码引入帧内块复制、调色板等预测模式,在提高编码效率的同时也带来了巨大的计算复杂度。本文采用角点、水平/垂直活动度和平均颜色亮度差联合特征对屏幕内容视频帧和当前编码单元（Coding Unit, CU）进行分类,将视频帧分为低对比度屏幕视频帧和高对比度屏幕视频帧,将CU细分为自然内容背景CU、屏幕内容背景CU和屏幕内容前景CU,进而对CU模式进行选择性跳过,减少模式选择代价。实验结果显示,在全帧内的条件下,该算法与开启IBC和PLT的H.266/VVC VTM-7.3标准相比,在码率仅增加1.21%的情况下节省了26.41%的编码时间,降低了编码复杂度。      

Fast block mode decision algorithm in H.264/AVC video coding

The recent video coding standard H.264/AVC show extremely higher coding efficiency compare to any other previous standards. H.264/AVC can achieve over 50% of bit rate saving with same quality using the rate–distortion process, but it brings high computational complexity. In this paper, we propose an algorithm that can reduce the complexity of the codec by reducing the block mode decision process adaptively. Block mode decision process in H.264/AVC consists of inter mode decision process and intra mode decision process. We deal with reduction method for inter and intra mode decision. In this paper an efficient method is proposed to reduce the inter mode decision complexity using the direct prediction methods based on block correlation and adaptive rate distortion cost threshold for early stopping. The fast intra mode reduction algorithm based on inter mode information is also proposed to reduce the computational complexity. The experimental results show that the proposed algorithm can achieve up to 63.34–77.39% speed up ratio with a little PSNR loss. Increment in bit requirement is also not much noticeable.     

基于视频序列相关性的H.264快速模式选择算法

为了实现尽可能高的编码效率，H．264采用了基于率失真优化的编码模式选择技术，然而为每一种编码模式都计算率失真代价极大的增加了编码时间。为了降低编码时间，提出了一种H．264快速模式选择算法，其主要思想是根据图像序列在时间以及空间上的相关性，为当前编码宏块预测一个编码模式子集，并仅对子集中的模式进行编码以及率失真优化，同时采用了适当的策略来避免由于不精确预测所带来的误差扩散。仿真结果表明，本算法平均减少了56％的编码时间，同时PSNR值平均下降0．13dB，最大下降不超过0．19dB。