H.264帧内4×4块预测模式选择快速算法研究

在H.264视频编码过程中,编码时间受诸多因素的影响,如帧间/帧内模式选择、运动估计(ME)、率失真优化(RDO)等。为了以较快速度和较好质量进行编码,针对H.264帧内模式选择,提出了一种适用于H.264帧内4×4块预测的模式选择快速算法。该算法利用帧内4×4块最优预测模式与和它相邻的预测模式之间率失真代价(RD Cost)的高相关性,以及绝对变换误差和(SATD)与率失真(RD)性能之间的强相关性,有效地跳过一些不太可能的预测模式,从而使帧内4×4块模式选择过程只需进行4次率失真代价计算即可。实验结果显示,该算法在编码性能和编码速度之间取得了很好的折衷。     

H．264帧内编码和JPEG2000对静止图像进行编码的性能比较

国际最新静止图像压缩标准——JPEG2000代表了离散小波变换（DWT）编码的最高水平，最新的视频压缩编码标准——H．264代表了离散余弦变换（DCT）编码的最高水平。由于H．264的帧内编码采用了一些新方法，如帧内空间预测、不同大小块的DCT变换等，使得H．264帧内编码效率高于其他的DCT变换编码方法，因此可以认为，H．264的帧内编码代表了DCT变换的最高静止图像编码水平。大量的仿真实验比较发现。H．264的帧内编码方法比JPEG2000的编码效率高。据此可以预测，基于帧内空间预测和不同大小块DCT变换的H．264帧内编码方法具有成为下一代静止图像压缩标准的潜能。     

H.264帧内4×4块预测模式选择快速算法研究

在H．264视频编码过程中，编码时间受诸多因素的影响，如帧间／帧内模式选择、运动估计（ME）、率失真优化（RDO）等。为了以较快速度和较好质量进行编码，针对H．264帧内模式选择，提出了一种适用于H．264帧内4×4块预测的模式选择快速算法。该算法利用帧内4×4块最优预测模式与和它相邻的预测模式之间率失真代价（RDCost）的高相关性，以及绝对变换误差和（SATD）与率失真（RD）性能之间的强相关性，有效地跳过一些不太可能的预测模式，从而使帧内4×4块模式选择过程只需进行4次率失真代价计算即可。实验结果显示，该算法在编码性能和编码速度之间取得了很好的折衷。     

一种基于对称的H.264帧内预测模式

为了减少视频编码中帧内预测的数据量，进一步提高帧内预测的精确度，提出一种基于对称的帧内预测模式IPMBS以及在该模式下的帧内预测编码的模式选择算法。该模式利用自然图像的对称性和图像相邻块的数据相关性进行帧内块预测，其算法综合考虑了相邻块中的若干像素，利用H.264中帧内预测编码的RD优化原则来自适应选择预测模式，达到提高预测精度以及提高压缩率的目的。基于H.264参考模型JM10.1的实验结果表明，该预测模式和算法在仅增加很少复杂性的前提下可以获得较好的压缩编码性能，并为帧内预测研究提供了新的思路。     

H.264视频流分辨率缩减转码的快速宏块模式选择算法

H.264视频编码标准采用帧内预测,帧间的宏块分割等新的特性提高了编码效率,同时也较大地提高了模式选择的复杂度,因此H.264视频转码中模式选择算法将显著影响到转码的效率。提出了一种适用于H.264视频流空间分辨率缩减转码的宏块模式选择算法。主要利用输入码流中的宏块模式和运动矢量信息,获得局部的预测方向或者梯度方向,从而根据方向信息,减少需要计算的宏块模式的数目。实验证明,在保持编码效率和视频质量的同时,能够有效地降低H.264下采样转码过程中的宏块模式选择算法的复杂度。     

基于相关性的H.264自适应模式判决算法*

提出了一种基于时空相关性的H.264自适应模式快速判决算法。该算法首先根据前帧已编码宏块各模式的比率大小顺序来确定当前宏块模式判决顺序;利用前帧中宏块编码模式的平均率失真及当前帧的图像复杂度自适应地预测当前帧宏块相应编码模式的阈值。实验表明,本算法平均可以节省编码时间75%以上,同时PSNR下降约为0.07 dB,有利于实时应用。     

基于纹理估计的H.264帧内预测快速算法

帧内预测是H.264取得高编码效率的关键技术之一,但其计算复杂度是H.264帧内编码中的瓶颈问题。结合H.264帧内预测特点,提出一种基于纹理估计的帧内预测快速算法。首先通过计算相邻宏块的边界像素差值,估计图像的纹理方向,再根据此方向选择相应的帧内预测模式,减小候选模式数量,简化模式选择过程,降低了帧内预测的计算复杂度。实验结果表明,在保证图像质量和编码码率的前提下,本算法能有效提高H.264的编码速度,有利于实时应用。     

H.264分辨率缩减快速帧内宏块模式选择算法研究*

H.264视频编码标准对于帧内预测采用了I16×16、I4×4和IPCM三种模式,而前两种模式分别有四种和九种预测方向,这些特性提高了帧内宏块的编码效率,但同时也增加了帧内模式选择的复杂度。提出了一种适用于H.264视频流空间分辨率缩减转码的帧内宏块模式选择算法,主要利用输入码流中的宏块模式信息,推算出下采样后宏块可能的模式及预测方向,从而减少需要计算的宏块模式数目,同时对I4×4宏块采用子块刷新机制,确保转码质量。实验证明,在保持编码效率和视频质量的同时,能有效降低H.264下采样转码过程中帧内宏块模式选择算法的复杂度。     

一种在H.264/AVC压缩域中检测镜头边界的方法

针对像素域和MPEG压缩域镜头边界检测方法的不足,充分利用H.264/AVC视频编码标准的新特性,提出一种从H.264/AVC压缩码流中直接检测镜头边界的方法.首先,对图像帧做4×4块划分,然后,统计相邻帧对应块的帧内预测模式差异或帧间预测模式差异,最后,通过自适应阈值判决,实现对不同类型的视频镜头边界检测.实验结果表明,该方法具有良好的查全率和查准率.     

空间可扩展视频编码中增强层上的帧内预测算法研究

针对空间可扩展视频编码,提出了一种新的增强层上的帧内预测算法。该算法充分考虑了相邻层间所固有的空域相关性,在无法正确获取本层邻块预测值的情况下,利用基本层上插值放大后的解码,通过重构宏块来对增强层上的编码宏块进行帧内预测。此外,还在预测过程中,通过引入与图像纹理特征相关联的自适应加权因子对(Wv,Wh)来进一步提高新算法的编码性能。实验结果表明,与H.264标准中的帧内预测算法相比,新算法在保持原有码率和不增加额外的计算复杂度的前提下,可一定程度地提高亮度分量的PSNR值,因此可以作为空间可扩展视频编码中增强层上的帧内编码方案。     

MC-EZBC中改进的运动编码

在层次式可变大小块匹配(HVSBM)运动估计/补偿中,运动信息由两部分组成:映射信息和运动向量。在传统的运动编码方案中,映射信息为直接编码和Huffman编码,而运动向量为差分算术编码。文章提出了基于上下文的自适应编码方法对这两部分信息进行编码。实验结果表明,采用新方法可以提高运动向量编码效率25%以上,提高视频编码的性能,特别是在低码率场合下。     

符合H.264标准的一种基于内容的变尺寸宏块分割方法

提出了一种基于视频内容预分析的变尺寸宏块分割(CBVSBM)的实现方案,变尺寸宏块分割是H.264编码器端提供的重要编码工具。该方案根据每帧视频的内容,自适应地在自顶向下的变尺寸运动估计(TDVSBM)和自底向上的变尺寸运动估计(BUVSBM)两种变尺寸宏块分割算法(VSBM)间进行切换,从而结合了两种算法的优点。为了实现两种VSBM算法间的自适应选择,提出了一种简单而有效的基于STGS图的预判准则。理论分析和实验结果表明,该算法的运算复杂度低于TDVSBM和BUVSBM,而在视频质量上总是优于TDVSBM且与BUVSBM几乎相当。     

多解析度自适应零块判决算法

在视频会议等应用中,视频编码的速度是保证系统实时性的关键.为了减小视频编码的运算量并提高系统的整体性能,提出了多解析度的自适应零块发现判决算法.多解析度通过对图像的子采样从而大幅度降低了搜索最佳匹配块的次数;而自适应的零块判决算法使得运动搜索速度收敛的更快,在不影响图像质量的前提下提高了编码的效率,并且减少了后续模块(DCT、量化等)所占用的时间.利用H.263算法进行了测试,结果显示在图像主客观质量基本不变的前提下,编码时间最多减少了近40%.     

H.264块运动估计自适应快速搜索算法研究

H.264视频编解码标准中由于运动搜索部分占整个编码时间的权重很大,所以运动搜索算法的优劣直接影响整个编码的效率。对编码运动估计理论进行了研究,采用六边形和小菱形相结合的方法,提出了一种新的自适应快速搜索算法来改善搜索效率。自适应快速搜索算法模式由当前块运动强度来决定,当当前块处于剧烈运动时,该算法选择六边形图形搜索算法;当当前块处于缓慢运动时,该算法选择小菱形图形搜索算法。实验结果表明该算法相比其他自适应算法以及单纯使用一种搜索图形节约了搜索时间,同时率失真性能影响甚微。     

一种基于H.264的可变块快速运动估计算法

H.264是最新的视频编码标准,它相对于以前的视频编码标准在编码效率上有了巨大的提高。高编码效率得益于采用了一系列新的编码技术,这也导致了较高的计算复杂度。H.264运用了可变块运动估计方法,这也是H.264编码过程中最耗时的模块。提出了一种基于H.264的可变块快速运动估计算法。该算法基于以下3种策略:静止块的预测、非静止块的预测搜索和合并过程中的自适应精细搜索。试验结果证明,该算法能够将计算复杂度降低到快速全搜索运动估计算法的3%,而PSNR和码率几乎与快速全搜索算法得到的结果相当。     

Efficient motion vector recovery algorithm for H.264 based on a polynomial model

In this paper, we propose an efficient motion vector recovery algorithm for the new coding standard H.264, which is based on a polynomial model. To achieve better coding efficiency, the motion estimation scheme used in H.264 is different from previous coding standards. In H.264, a 16/spl times/16 macroblock can be divided into different block shapes for motion estimation. Each macroblock contains more motion vectors than previous coding standards. For nature video, the blocks within a small area likely belong to the same object, hence the motion vectors of neighboring blocks are highly correlated. Based on the correlation of neighboring motion vectors, we can use the motion vectors that are adjacent to the lost motion vectors to constitute a polynomial model, which can describe the change tendency of motion vectors within a small area. Through this model, the lost motion vectors can be predicted and the lost macroblocks can be reconstructed. Different video sequences are used to test the performance of proposed method. The simulation results show that the quality of corrupted video can be obviously improved by proposed algorithm.     

一种利用预测运动矢量改进的H.264快速运动估计算法

针对H.264标准推荐使用的快速运动估计算法——非对称十字型多层次六边形格点搜索（Unsymmetrical cross multi-hexagon grid search, UMHexagonS）算法搜索速度慢的问题,提出了一种改进算法。在起始搜索点的预测环节,建立预测矢量集,并根据预测矢量集的长度信息决定后续的搜索策略;在全局搜索环节,利用预测运动矢量之间的相关性适当跳过某些搜索步骤,并更换一些搜索模板;并且,根据整数变换和量化的特性检测全零系数块,提前终止运动估计过程。实验结果表明,在量化步长为28时,本文算法比UMHexagonS算法平均减少了34.80%的运动估计时间,同时编码性能基本不变。该算法在不同量化步长的条件下能够适应不同运动强度的视频序列,是一种适合H.264的速度快且性能好的快速运动估计算法。     

基于统计学习的H.264/AVC快速帧间模式选择方法

H.264采用了可变块大小的运动补偿和基于率失真优化的模式选择来提高压缩比和视频质量,这些技术使H.264比其他现有的编码标准都要好,然而,却计算强度大而且非常耗时.本文提出了一种快速的帧间模式选择方法.首先,先编码的几帧作为统计学习对象,得到相应的阈值;然后,后面的帧就根据这些阈值来选择备选模式,只对已选的模式进行运动估计.本文提出的方法适用于所有现有的运动搜索算法,而且阈值是针对每个序列线上计算的.结果显示,本文的方法可使编码时间平均降低57.2%,而对视频质量的降级可忽略.     

Low Complexity Integer Transform and Adaptive Quantization Optimization

In this paper, a new low complexity integer transform is proposed, which has been adopted by AVS1-P7. The proposed transform can enable AVS1-P7 to share the same quantization/dequantization table with AVS1-P2. As the bases of the proposed transform coefficients are very close, the transform normalization can be implemented only on the encoder side and the dequantization table size can be reduced compared with the transform used in H.264/MPEG-4 AVC. Along with the feature of the proposed transform, adaptive dead-zone quantization optimization for the proposed transform is studied. Experimental results show that the proposed integer transform has similar coding performance compared with the transform used in H.264/MPEG-4 AVC, and would gain near 0.1dB with the adaptive dead-zone quantization optimization.     

H.26L视频编码算法性能分析

H.2 6 L 是新一代的视频编码标准 .同现有的视频编码标准相比 ,新标准具有更高的编码效率和图象质量 ,在容错能力和网络适应性方面也有新的特点 .采用 Bjntegaard提出的性能评估方法比较了 H.2 6 L 和 H.2 6 3的编码性能差异 ;在此基础上 ,用标准图象序列对 H.2 6 L 独有的几种编码技术进行了仿真 ,定量分析了它们对提高编码性能的贡献 ,这对算法的进一步改进和优化具有很高的参考价值 .