面向AVS2的快速帧间预测算法

新一代具有自主知识产权的视频编码标准AVS2正在制定当中,其相对于上一代标准而言具有更高的编码效率,但由于使用了多划分模式、多参考帧等技术,其编码复杂度也大幅增加。为了提高AVS2帧间编码速度,提出了一种快速帧间预测算法,在使用非对称运动划分(Asymmetric Motion Partitions,AMP)快速决策算法的基础上,深度挖掘同一编码单元下相邻预测单元之间的相关性,利用邻近预测单元来预测当前块的参考帧,通过判断预测单元的运动矢量残差的曼哈顿距离,以确定最佳参考帧,从而减小参与计算的参考帧数目。实验结果表明,该算法在图像质量和比特率基本保持不变的情况下,有效地提高了AVS2的编码速度。     

一种AVS2帧间预测模式快速判决方法

新一代国家自主音视频编码标准AVS2已制定完成,相对于上一代标准其具有更高的编码效率,但同时编码复杂度大幅度增加.为了降低编码器的编码复杂度以达到实时应用性能,针对编码单元的预测单元划分进行深入研究,提出了一种帧间预测模式快速判决方法,该方法利用编码单元时域与空域的信息再结合编码单元的纹理信息来预测其划分方式,从而在帧间编码过程中避免遍历所有划分模式.实验表明,该算法可以使编码时间平均下降38％,并且对编码效率影响很小.     

面向AVS-M的快速帧间预测模式选择算法

提出了一种快速帧间模式选择算法,通过利用宏块的运动特性,有效跳过不必要的帧间预测模式.实验结果表明,此方法与AVS工作组参考软件提供的算法相比,在保证图像质量及相同率失真性能条件下平均编码时间能降低18.87%.     

基于多时-空相关的AVS2快速帧间预测算法

针对新一代视频标准AVS2引进四叉树分割、多参考帧等技术而带来的帧间预测复杂度增加的问题,提出一种基于多时-空相关的快速帧间预测算法.该算法利用上下层相邻编码单元(Coding Unit,CU)和空时域相邻CU在预测模式选择上的相关性,计算当前CU的模式复杂度,根据复杂度为当前CU分配合适的候选预测模式;同时利用相邻预测单元(Prediction Unit,PU)在参考帧选择上的相关性,计算当前PU的参考帧索引,根据索引为当前PU分配合适的候选参考帧.实验表明,该算法在BD-Rate(Bjontegaard delta bit rate)增加1.22％,BD-PSNR(Bjontegaard delta peak signal-to-noise rate)降低0.04 dB的前提下,平均减少47.54％的编码时间.     

基于灰度差值的HEVC快速帧间编码研究

针对新一代视频压缩编码标准HEVC计算复杂度较高的特点,利用视频序列间时域上的相关性,提出了一种基于灰度差值的编码单元快速划分策略.该策略根据当前编码块与参考块之间的灰度差值进行运动条件判决,在进行编码之前提前确定当前编码单元的编码深度信息,减少帧间预测编码的次数,从而有效地降低了编码端的计算复杂度.实验结果表明,该算法在编码效率和峰值信噪比(PSNR)损失都很小的情况下,和HM标准中的帧间预测算法相比,平均降低了50.18％的编码时间.     

AVS编码器中帧内预测模块的硬件设计

根据AVS标准中帧内预测算法的特点,提出了一种应用于AVS高清实时编码器的帧内预测硬件设计方案.该设计中将亮度和色度预测共用一个预测单元,采用6路数据并行流水处理的结构,提高了处理速度.同时在分析AVS帧内预测各模式算法的基础上,结合移位寄存器操作实现各模式运算单元的进一步资源共享,简化了参考数据选择机制,减少资源消耗.实验结果表明,该设计完全能够满足高清视频图像(1 920×1 080,30 f/s(帧/秒))实时编码要求.     

基于运动特征的HEVC帧间模式快速判决算法*

为降低HEVC帧间预测编码过程的计算复杂度,提出了一种新的基于运动特征的编码单元(Coding Units,CU)及预测单元(Prediction Units,PU)快速判决算法.首先,通过二阶帧差法检测运动剧烈程度,并分析运动特征对CU及PU时域相关性的影响.然后,利用前帧相同位置CU及PU的最优模式预测当前CU的深度范围,并根据运动剧烈程度优化预测范围.最后,根据预测范围跳过和终止部分不必要的CU深度和PU模式,从而加快帧间编码速度.在HM12.0平台上的实验测试表明,该算法在BDPSNR仅降低0.068 dB、BDBR只增加1.530％的情况下,提高了48.389％的编码速度.     

AVS2帧内预测模式快速选择算法

AVS2是我国新一代具有自主知识产权的视频编码标准,相比于同代国际标准HEVC在压缩效率上基本相当,而比上一代国标AVS在压缩效率上提升了一倍左右.然而随着压缩效率的大幅度提升,其编码复杂度也急剧增加,例如复杂的块划分,更多的预测模式等.为提升编码速度,使其适用于实时应用,提出一种快速帧内模式选择的算法,一方面通过对各帧内模式的利用率分析,避免了RMD(Rough Mode Decision)野蛮遍历各种模式;另一方面,通过先验知识构成终止RDO(Rate-Distortion Optimized)条件,且根据纹理估计进一步优化其终止条件,可有效提高RDO的效率.实验结果表明,在图像质量几乎不下降的前提下,优化后的RMD模式命中率高达98％,全Ⅰ帧编码BD-Rate大约增加0.96％,而编码时间节省了约34％,大幅提升了AVS2帧内编码的速度.     

H．264中快速多参考帧选择算法研究

为了提高编码效率,H．264中采用了多参考帧搜索策略,其参考实现中提供了全搜索的多参考帧选择算法,这一策略的运用显然会大大增加H．264编码器的复杂度,且其复杂度的增加基本上和所使用的参考帧数戍线性增长,文中提出了一种更加快速的多参考帧选择算法,该算法可根据所得到的运动信息及编码所使用的模式信息快速确定参考帧的数量,对一些明显不可能的模式直接忽略掉了其最佳参考帧选择,其编码的性能与全搜索算法非常接近,但编码的速度却比全搜索算法快了许多。     

基于H.264的多参考帧快速选择算法

 H.264采用了多参考帧技术,大大提高了预测精度,改善了视频图像质量,然而这种特性同时也带来了很高的计算复杂度.为了降低H.264编码器的计算复杂度,本文提出了一种多参考帧快速选择算法.该算法充分考虑多参考帧中运动矢量的相关性以及中心偏置特性,通过对待选参考帧进行预选择,有效减少了需要进行全搜索的参考帧个数,提高了编码速度.实验结果表明,该算法在保持图像质量和码率变化很小的前提下,运动估计模块编码速度提高了30.91%.     

AVS运动补偿算法研究及流水线设计

研究了AVS标准的帧间预测运动补偿的相关算法,并提出了一个硬件设计结构,可以对AVS标准的P,B帧下的各种块模式进行运动补偿.通过有效的流水控制可以使该设计达到AVS基准档次4.2级别(720×576,4∶2∶2,30 f/s)的实时预测,通过有效的结构设计和优化措施大大提高了速度,并节约了硬件资源.     

基于零系数块和快速MPPM的AVS帧内预测算法

针对AVS帧内预测编码模式的选择和流程相对复杂的问题,提出了一种快速AVS帧内预测算法。该算法先判断当前子块是否为零系数块,进而决定下一步操作是进行最佳候选模式筛选还是直接编码cbp,避免对零系数块进行变换等帧内编码的复杂操作。对于非零系数块,通过快速算法筛选出最佳候选模式也很大程度提高了编码效率,从理论上排除了至少40%不可能的预测模式。实验验证在IPPP帧格式下,PSNR下降控制在0.2 dB内,平均比特数增加少于2%,编码时间至少减少31%。     

基于零系数块和快速MPPM的快速AVS帧内预测算法

针对AVS帧内预测编码模式的选择和流程相对复杂的问题,提出了一种快速AVS帧内预测算法。该算法先判断当前子块是否为零系数块,进而决定下一步操作是进行最佳候选模式筛选还是直接编码cbp,避免对零系数块进行变换等帧内编码的复杂操作。对于非零系数块,通过快速算法筛选出最佳候选模式也很大程度提高了编码效率,从理论上排除了至少40%不可能的预测模式。实验验证在IPPP帧格式下,PSNR下降控制在0.2dB内,平均比特数增加少于2%,编码时间至少减少31%。     

H.264中帧内编码算法及其快速实现研究

新的视频编码标准H.264使用了帧内预测的编码方式,这与以往的视频编码标准相比在很大程度上提高了帧内编码效率,节省了码流,但同时也增加了编码器的复杂度,因此有必要对H.264帧内编码算法进行快速实现,以满足实时视频通信的要求.首先详细介绍H.264帧内编码的实现过程,然后使用SIMD(单指令多数据流)技术对帧内编码进行快速实现.实验结果表明,与未使用快速算法相比,使用该快速实现算法后,H.264帧内编码速度得到显著提高.     

一种基于H.264的快速多参考帧选择算法

H．264采用的多参考帧运动估计极大地增加了编码器的复杂度。文中分析了各参考帧在运动估计中的作用,提出一种快速多参考帧选择算法以降低运算复杂度。该算法利用已编码相邻块参考帧的相关性,对参考帧进行预选择和排序,以避免不必要的运动搜索。可以与其它多参考帧运动估计算法相结合。实验结果表明,与H．264参考软件JM9．6中的快速算法UMHexagonS相比,提出的算法在保持编码图像质量的同时,可以进一步降低多参考帧运动估计的运算量,能够节省约35％的编码时间。     

基于运动特征的HEVC快速帧间预测编码研究

为了降低高效视频编码(HEVC,high efficiency v ideo coding)的帧间预测复杂度,提出了一种基于运动特征的HEVC快速帧间预测新方 法。首先利用视频相邻帧的时域相关性,通过计算 每个待编码单元(CU)及其子块的帧差离散度(FDD)确定该CU的最佳编码深度d ;再依据该深度下CU的区 域运动特征(RMF_d)将待编码CU划分为3类运动区域,进而确 定该CU的候选帧间预测模式,减少 不必要的帧间预测模式遍历过程。试验结果表明,本算法可以在保证编码性能损失不大的前 提下显著提高编码效率;与标准算法相比,在低延时和随机访问两种编码结构下,同等客观 质量下码率(BDBR)分别增加0.89% 和0.83%,同时节省了51.6%和48.5%的编码时间。     

对H.264中的多参考帧预测技术的评测

H.264标准支持多参考帧预测技术.为了考察这种基于多个前向参考帧的帧间运动补偿技术与编码效率的关系,我们分别调节前向参考帧、跳过帧和B帧数这几个关键参数,在它们取值的不同组合下进行了各种测试视频序列的编码实验.实验结果表明,多参考帧预测在绝大多数情况下不能改善编码效率,反而引入了繁重的计算开销.我们认为这是由于能体现多参考帧预测优势的视频序列的自相似性在实际应用中较为罕见,因此建议尽可能不使用多参考帧预测技术.     

H.264中的运动估计和帧内预测算法研究

 针对一些算法过早的确定搜索方向,容易陷入局部最优点缺失搜索准确度的情况,提出一种新的基于搜索方向预测的运动估计算法.实验结果表明,与单一搜索图形相比,该算法具有更高的搜索精度和搜索速度.帧内预测技术作为影响帧编码效率的关键,一直被广泛研究,为此,本文提出了一种快速的帧内预测算法,对宏块划分提出了新的"模板"宏块对比算法思想,并在已有的抽样算法和搜索窗算法的基础上,提出了改进方法.实验结果证明,算法在不降低图像质量的基础上,编码速度平均提高80%.     

应用于多视点视频压缩的多参考B帧快速编码算法

基于H.264平台就多视点视频压缩中多参考帧技术存在计算复杂度高的现状,根据多视点视频序列特性,提出了一种针对多参考B帧的快速多视点视频编码压缩算法。新算法改进了多参考帧列表策略,并结合多视点视频序列的时空域相关性特性,提出了适用于多视点视频编码的参考帧列表调整策略。此外,还针对多种块模式编码引入了块模式预判策略。新算法在保证率失真性能的基础上,有效地降低了计算复杂度,提高了多视点视频编码速度。虽然本文是基于M-Picture编码结构实现了新算法,但它同样适用于其它应用多参考B帧预测技术的多视点视频编码结构中。     

一种新型H.264/AVC多参考帧预测方法

在H.264/AVC视频压缩标准采用的几项关键技术中,使用多参考帧预测可以增加最佳匹配块的检索概率,进而大大提高了编码效率。受B帧直接(direct)预测模式的启发,提出了一种新的基于扩展帧的多参考帧预测方法,由多参考帧中的共同位置块及其参考块扩展得到一个新的抽取帧,增加了原始序列的时域分辨率,使得扩展帧更加接近当前帧,提高了运动估计中最佳匹配的检索概率,进而提升了编码效率。仿真结果证实该方法的编码性能好于H.264/AVC参考软件。