应用于H.26X的通用无损帧内编码优化算法

在H.26X系列视频编码标准的无损压缩方案中,通过帧内预测得到的预测残差仍具有较强的空间相关性,直接参与熵编码将导致编码效率下降。与自然图像不同,帧内预测残差的空间相关性体现为含有丰富的边缘特征。为利用帧内预测残差特殊的空间相关性,进一步降低其空域冗余,提高视频帧内编码的效率,提出一种通用的基于残差中值边缘检测的无损帧内编码算法。算法首先对帧内预测残差逐点进行边缘检测,通过分析临近点的数值特征,使用中值边缘检测算法得到当前点的预测值;然后,对比预测值与原始残差值,得到新的预测残差;最后,为确保编码新的预测残差能够提高压缩率,依照当前编码单元的能量是否降低来快速判断是否使用新的残差进行熵编码。实验结果表明:经过该算法处理的编码单元具有更低的空域冗余和残差能量,从而可降低熵编码后的码率。经统计,在H.265与最新的H.266标准中应用提出的优化算法,帧内预测残差的能量平均降低67.9%,平均码率分别降低7.04%和5.98%,同时编解码时间变化细微,具有显著的实用价值。     

基于长短时记忆网络的H.266编码帧内预测优化算法

在H.266标准帧内预测的角度模式中,编码器根据邻近参考像素使用多抽头帧内插值滤波器生成预测块,预测残差偏大,降低了编码效率.论文提出一种针对水平和垂直模式的优化算法,利用长短时记忆网络表达相邻像素间的空域相关性,对预测残差进行二次预测,补偿标准线性预测过程,提高预测精度.实验结果表明,相比于原始的参考模型VTM2.0,结合长短时记忆网络的帧内预测算法可以使BD-rate降低0.34%,提高了编码效率.     

一种改进的H.264帧内预测模式选择算法

针对H.264帧内预测模式选择中失真估计不准确和计算量大的问题,提出一种改进的H.264帧内预测模式选择算法。该算法首先对像素的递归失真估计方法进行改进,较为准确地估计了多种帧内预测模式下的预测失真,然后利用相邻块预测模式的相关性预先筛除部分预测模式,降低了H.264中帧内预测的复杂度。与JM参考软件的对比结果表明,该优化算法能在保证很好的图像质量的同时,将帧内预测模式选择的时间减少60%以上,有效地提高了视频图像的编码效率和视觉质量。     

基于DM642的H.264编码实现与优化

为优化H.264编码技术在数字信号处理中的实际应用,在对H.264标准中帧内及帧间预测模式深入研究的基础上,提出了2种改进算法:帧内预测时,采用直方图的自相关特性进行快速模式判别;帧间预测时,采用运动估计块匹配过程中得到的绝对值误差和作为中途停止条件,结合运动搜索预处理及残差纹理分析进行模式判别.这2种算法均大幅提高了编码速度.在此基础上合理利用DM642芯片及H.264编码器的自身特点,充分挖掘处理器的并行特性和计算资源等以优化编码器.实验结果表明,在图像质量不变的前提下,编码速度提高到15帧/s,部分序列达到18帧/s,码率上升8%.     

纹理感知多模式编码的帧存有损压缩算法研究

为了提高帧存储的压缩性能,该文提出了一种纹理感知多模式编码的帧存有损压缩算法.该算法首先感知区域纹理的方向性,为当前像素计算得到最优方向的参考像素,并方向性预测得到预测残差;然后根据运动方向的延续性和帧间同位置像素的量化步长的相关性,对率失真模型进行改进,以得到量化参数;最后针对不同纹理区域的预测残差特点,在游程编码、...     

H.264帧内预测模式快速判决算法

在H.264视频编解码标准中,帧内预测是利用周围像素预测当前块来降低空间冗余,能极大地提高H.264的编码效率.但是帧内预测模式的获得需要极其复杂的运算,降低了它的实用性.本文充分利用了时域、空域相关性来预测当前块的最佳模式,结合提前中止算法来减少不必要的模式选择计算.实验结果表明,文中提出的算法能在保证输出码率不变的...     

基于相邻像素的帧内预测算法

为了解决H.264帧内预测中运动物体边缘预测不精确的问题,提出了一种基于块内相邻像素的帧内预测算法.根据块内相邻像素相关性更强的特点,采用层次结构,分阶段预测待编码块内像素.在保证模式方向特性的前提下,充分利用块内已经预测过的像素作为参考,预测其他像素,重新统计最优模式的分布规律,基于统计结果确定该算法的预测模式顺序.实验结果证明,这种基于相邻像素的帧内预测算法可以解决预测不精确的问题,提高帧内编码效率.     

一种新的H.264/AVC帧内编码快速算法

针对H.264/AVC帧内编码算法采用率失真优化(RDO)算法提升编码性能导致运算复杂度增加这一问题,提出了一种新的帧内编码快速算法。该算法采用待预测块的纹理方向误差值判断待编码块的纹理特征,结合相邻块的预测模式相关性减少须遍历预测模式的数量,并结合全零块检测的提前终止判定准则加快编码速度。实验结果表明,与标准算法相比,该算法在保证输出码率和图像质量基本不变的情况下能够将帧内编码时间减少约67.2%,显著提高了H.264的帧内编码效率。     

基于递推模式的帧内预测快速算法

针对H.264帧内预测中存在的边缘像素预测不精确问题,提出一种基于递推模式的帧内预测算法.利用宏块内部像素之间相关性更强的特点,参考同一块内已经预测过的像素预测其他像素.为了降低H.264帧内编码的复杂性,提出一种基于递推模式的帧内预测快速算法.利用4×4块在空域和频域上的特性,采用层次性结构选择需要考察的候选模式,减少帧内预测所要计算的模式数量.根据4×4块与16×16宏块之间的关系,充分利用4×4块的预测结果,快速选择16×16宏块的预测模式.实验结果证明:与以前的快速算法不同,这种基于递推模式的快速算法不仅能在很大程度上减少预测以及重构的计算量,降低帧内编码的计算复杂度,还能提高帧内编码的效率.     

H.264的帧间/帧内预测模式快速选择算法

多模式运动估计使H.264比其它视频编码算法具有更高的编码效率,但同时也使计算复杂度明显提升.如果能在搜索进行之前先对模式进行筛选,除去不适用的模式,就可以减少不必要计算,大大提高运动估计的运算速度.通过分析各编码模式的特点和最佳模式分布规律,提出了帧间/帧内预测模式快速选择算法.按照从帧间模式到帧内模式、从大尺寸划分到小尺寸划分的模式选择顺序准则,基于最优匹配的检测来进行帧间/帧内模式的快速选择,略过不可能进一步降低率失真代价的模式,以降低编码过程的计算复杂度,从而提高编码速度.实验结果表明,该模式与全模式搜索相比,在图像质量和码率有少量变化的前提下,编码速度显著提高.     

Fast algorithm for intra prediction in quality SHVC

In order to reduce the coding complexity of quality Scalable High efficiency Video Coding (SHVC), a fast algorithm for intra prediction is proposed. First, inter-layer correlation and spatial correlation are combined to predict the coding unit depth range of the enhancement layer. Then, at each depth level, the residual coefficients are tested by Jarque-Bera to determine whether the inter layer reference mode is optimal. If the inter layer reference mode is optimal, the high-complexity intra prediction can be skipped directly. Finally, in order to terminate the depth division ahead of time, hypothesis tests are carried out to determine whether the residual coefficients in the coding unit show significant differences. Experimental results demonstrate that compared with standard SHVC encoder, the proposed algorithm reduces the coding time of the enhancement layer by 79% on average with almost the same coding efficiency.     

结合S盒与混沌映射的图像加密算法

针对现有图像加密算法存在的加密质量低、明文敏感性差等问题,提出了一种结合S盒与混沌映射的图像加密算法. 对明文图像的散列值进行运算,得到混沌系统的密钥,以进行置乱和扩散,S盒通过Logistic映射生成. 利用二维Logistic映射和Chen混沌系统生成2个与明文图像大小相同的混沌序列,用来对图像的每个像素进行互换和一阶扩散,并利用混沌序列选择S盒元素与各像素值进行比特异或与同或运算,再对整体的各像素作二阶、三阶扩散处理. 仿真测试和安全性能分析结果表明,所提算法具有良好的加密效果、鲁棒性和明文敏感性,也能较好地抵抗各类攻击.     

差分编码和块压缩的密文域可逆信息隐藏算法

随着数字信息与云存储技术的发展与成熟,密文域可逆信息隐藏算法正逐渐成为通信传输中数据隐私保护的研究热点。如何根据不同载体图像像素的分布特征,对局部区域内像素进行自适应识别编码,实现对载体更彻底地压缩以提升嵌入容量仍具有较大挑战。本文针对密文域可逆信息隐藏算法因载体图像空间利用率不足而导致嵌入容量较低的问题,提出一种基于差分编码和块压缩的密文域可逆信息隐藏算法。首先根据自然图像局部区域内像素强相关性邻位作差,并基于块内最大差值对差值图像矩阵进行分类和自适应编码,同时设计分块置乱和块内像素扩散加密机制保证图像信息安全。然后根据差值像素块自适应编码结果作用在对应的密文图像块上,压缩冗余空间,最后通过位替换嵌入秘密信息。不同于之前算法,本算法对差分编码后的图像进行比特位重排列,从密文图像像素最低有效位开始,标记差值像素的符号位,其余各位面依次标记最小差值比特位。由于加密操作与自适应编码的可逆性,合法接收者可实现对原始明文图像的无损重构和秘密信息的无误提取。实验结果表明,与现有的几类算法相比,本文提出的算法具有更高的嵌入率和更好的安全性,在BOSSbase和BOWS-2两个数据集上的平均嵌入率达到3.027bpp和2.937bpp,在经典测试图像上,平均嵌入率也均提高0.57bpp以上。     

基于失真度估计的无参考视频质量评价

为了提高视频质量评价的精确度和通用性,提出了一种基于失真度估计的无参考视频质量评价方法。首先,利用邻近像素点之间灰度差值的数理统计特性计算局部失真度,通过对视频进行高斯滤波后的细节损失进行计算得到全局失真度,再结合这两者估计视频整体的失真度;然后,通过帧内预测和帧间预测计算视频复杂度;最后,利用视频失真度和复杂度得到视频客观质量。实验结果表明,用本文方法可以获得很好的精确度,该方法具有广泛的通用性。     

一种自适应HEVC视频编码行列变换跳过模式

降低比特率是视频压缩编码的首要任务。视频编码中帧内和帧间预测后残差块存在结构性纹理,其纹理特性与正交变换之间存在以下因果关系:当纹理较强时,正交变换后能量集中的效果较差;反之则相反。因此,根据残差的水平和垂直方向的纹理特性,提出一种自适应变换跳过模式。首先利用残差块纹理特性计算残差块水平和垂直方向的梯度值,分别求出水平和垂直方向梯度绝对值的和,通过大量实验统计,得出经验的水平或垂直方向梯度的阈值,根据该阈值选择跳过水平或者垂直变换,以达到更好的编码性能。接着,根据变换跳过模式提出了一种自适应扫描模式。仿真结果表明:所提出的方法与目前的HEVC参考软件HM4.0相比,在编码时间少量增加的情况下,码率减少了0.82%～8.92%,同时提高了峰值信噪比(PSNR)。     

利用信息熵判定HEVC预测单元尺寸快速算法

为提高HEVC编码器的帧内预测速度,提出一种基于信息熵的high efficiency video coding(HEVC)帧内预测单元(PU)尺寸快速判定算法.利用图像的信息熵随图像中细节的丰富程度产生不同的值这一特性,判断PU是否需要进行分割处理.首先计算每个LCU的信息熵,根据信息熵的结果从64×64至4×4的PU中找到最优的分割尺寸,进而确定最佳编码深度,再从该编码深度内进行帧内角度预测.实验结果表明,在保证编码性能基本不变的前提下,帧内预测编码时间平均缩短了约22.6%.该算法精简了遍历搜索模式中不必要的率失真代价计算过程,在保证图像质量的前提下,缩短了帧内预测编码时间.