基于纹理特征的H.264帧内预测快速算法

H.264/AVC是最新的视频压缩编码标准,在帧内预测过程中,采用了率失真优化技术（RDO）进行预测模式的选择,使编码性能得到显著提高,但同时编码复杂度和计算量也明显增加。研究了现有的典型快速帧内预测算法,并提出一种融合宏块平坦性特征和4×4块纹理特征的快速帧内预测算法。算法通过判断宏块的平坦性提前选定块大小,根据4×4块内部纹理特征,确定预测模式集,降低算法复杂度。实验结果表明,较之JM95,在峰值信噪比(PSNR)基本不变,输出码率略有升高的情况下,本文算法对一个宏块的RDO计算次数平均降低了71.3%。     

一种快速的H.264/AVC帧内预测模式选择算法

H.264/AVC采用RDO技术选择帧内和帧间预测模式以进一步提高编码的效率,取得显著效果,但同时大幅度增加了预测的复杂度。该文提出一种RDO模式下的快速Intra_4x4模式选择算法,该算法根据SATD特征以及相邻块的预测模式之间的相关性,可以预先排除约50%可能性小的Intra_4x4模式,避免了不必要的代价(RD_Cost)计算,从而大幅度降低帧内预测的复杂度,同时基本保持了H.264/AVC的编码性能。     

A Low Complexity Detection of Discrete Cross Differences for Fast H.264/AVC Intra Prediction

A low complexity fast mode decision algorithm for H.264/AVC intra prediction that uses discrete cross differences (DCD) to reduce the unlikely candidate modes in the RDO calculation is proposed. By using horizontal and vertical differences in different locations, the directions of the edges can be precisely detected. Experimental results show that the proposed fast mode decision algorithm reduces the encoding time by about 56%, with negligible loss of video quality. To realize the proposed algorithm, a VLSI design, which is comprised of a cross difference unit and direction detection unit, is implemented for the mode pre-selection stage of intra prediction. The design is synthesized using UMC 0.18 $mu{rm m}$ CMOS technology and simulated with Verilog-XL. The operating frequency of the synthesized core can exceed 50 MHz.      

H.264/AVC标准中帧内预测宏块模式选择的优化

为了减小H.264的编码算法复杂度,提出了一种快速的帧内模式选择算法。根据中心8×8块边界信息判定宏块预测类型,利用改进的pan算法对选定了预测类型的宏块进行模式筛选,采取RDO准则选出最佳的预测模式。实验结果表明：对全I帧序列,与JM10.2中全模式遍历算法相比较,该算法编码时间平均减少了大约70%,而码率和峰值信噪比基本不变。与pan算法相比,编码时间减少最大超过40%。因此,该算法更便于实时应用。     

一种基于BP网络的H.264快速帧内模式选择算法

H.264/AVC采用17种预测模式和率失真优化模型来进行帧内模式的选择,复杂度很高。目前的快速帧内模式选择算法能有效减少模式选择的复杂度,但还存在很大的不足。提出了一种基于BP神经网络的快速帧内模式选择算法。该算法使用BP神经网络对大量视频序列预先训练的结果对宏块进行预判,得出当前宏块采用Intra16×16或Intra4×4模式,然后使用Pan Feng的方法判断具体选择何种模式。实验结果表明,该算法在保证视频质量几乎不变（PSNR平均降低约0.01 dB）的同时,可以有效减少计算复杂度,与JM86相比减少75%～83%,与Pan Feng的方法相比减少30%～70%。     

基于SATD准则的HEVC快速帧内预测算法

相比于H.264/AVC视频编码标准,高效视频编码（HEVC）具有更大的压缩率和计算复杂度。HEVC更多的帧内预测模式显著地提升了编码器的率失真性能,但更高的算法复杂度使得编码时间大大增加。通过对典型序列编码的统计分析,提出一种基于变换残差绝对值和（SATD）的帧内预测模式快速选择算法,以降低HEVC帧内预测过程的计算复杂度。所提算法通过比较SATD来加速帧内预测模式的判决,避免了耗时的率失真代价（RD-Cost）计算,并且选择性地降低候选预测模式的数量,以减少总体编码时间。通过与现有其他HEVC快速算法进行比较测试,结果表明,所提算法平均减少了12.90%~19.89%的编码时间（编码器不进行任何优化）,而BD-Rate码率指标仅增加了0.5%~0.96%,几种算法的率失真性能基本一致。     

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/AVC中基于决策树的P帧快速模式选择（HHME2013第61号论文）

目的：H.264/AVC帧间预测编码需要对所有可能编码模式计算并比较率失真代价,众多的模式类型导致了P帧编码的计算复杂度非常高。本文提出了一种针对P帧的基于决策树的快速选择候选模式算法。方法：在对宏块进行16×16的帧间运动估计后,首先根据残差宏块中4×4全零系数块个数对部分宏块直接选择出候选模式;然后使用16个4×4块的SATD值,采用决策树分类方法对其余宏块选择候选模式。结果：由于只需对候选模式进行编码,因此有效降低了编码器的计算复杂度。实验结果表明,与原始全搜索编码算法相比,该算法对不同运动程度的视频序列获得了较一致的编码时间节省,同时平均峰值信噪比的损失和平均比特率的增加均较少。结论：本文提出了一种新的P帧帧间预测候选模式选择算法,根据帧间运动估计后的残差宏块信息,采用决策树方法对候选模式集进行分类。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下,有效地降低编码过程中的计算量,缩短编码时间。     

H.264帧内预测快速模式选择

H.264/AVC视频编码标准中用率失真优化(RDO)方法为一个宏块(MB)判决最佳编码模式来提高编码效果,加大了算法复杂度并且计算冗余大。为了克服这一缺点,一种快速帧内预测模式选择算法被提出。在色度预测中,根据宏块的色度纹理复杂度,把原先的4种模式降到1或2种;在亮度16×16块模式判决中,根据最小哈达玛变换的绝对误差和(SATD)来选择最佳模式;在亮度4×4块模式判决中,该算法在9种模式中选择3种可能模式作为候选模式。通过比较16个4×4块总代价与1个16×16块的代价来选择最佳块选择模式,实验表明,该算法能在节省69%左右编码时间的情况下,比特率与峰值信噪比(PSNR)保持不变。     

H.264/AVC帧间预测模式的快速分类方法

H.264/AVC采用RDO技术进行帧间模式选择,提高了编码效率,但增加了计算复杂度。该文提出了快速分类算法,利用相邻宏块率失真特征以及预测模式之间的时空相关性,缩小了模式选择的范围,降低了帧间预测的复杂度。结果表明,该方法可减少25%~46%的序列编码时间,保持了H.264/AVC的编码性能与视觉效果。     

H.264/AVC中基于决策树的P帧快速模式选择

目的 H.264/AVC帧间预测编码需要对所有可能编码模式计算并比较率失真代价,众多的模式类型导致了P帧编码的计算复杂度非常高。为此提出一种针对P帧的基于决策树的快速候选模式选择算法。方法在对宏块进行16×16的帧间运动估计后,首先根据残差宏块中4×4全零系数块个数对部分宏块直接选择出候选模式;然后使用16个4×4块的变换域系数绝对值之和(SATD)值,采用决策树分类方法对其余宏块选择候选模式。结果由于只需对候选模式进行编码,因此有效降低了编码器的计算复杂度。实验结果表明,与原始全搜索编码算法相比,该算法对不同运动程度的视频序列获得了较一致的编码时间的节省,同时平均峰值信噪比的损失和平均比特率的增加均较少。结论新的P帧帧间预测候选模式选择算法,根据帧间运动估计后的残差宏块信息,采用决策树方法对候选模式集进行分类。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下,有效地降低编码过程中的计算量,缩短编码时间。     

H.264/AVC快速帧间模式选择算法研究

H.264/AVC标准采用可变块运动估计和率失真优化技术进行帧间模式选择,提高了编码效率,但极大地增加了计算复杂度。为了解决这一问题,提出一种快速帧间模式选择算法,它利用了SKIP模式在视频序列中的使用率信息和时空域相邻宏块与当前宏块编码模式之间的高度相关性。该算法缩小了模式选择的范围,并采用阈值来提高预测准确度。仿真结果表明,该算法在保持图像质量和比特率的前提下可以大幅度减少计算复杂度。     

基于纹理特征的H.264/AVC帧内预测模式快速选择算法

H.264/AVC视频标准中的帧内编码通常采用率失真优化技术,通过遍历所有可能的编码模式,选择其中一个具有最小率失真代价的模式作为最佳帧内预测编码。率失真优化技术在提高编码可靠性、准确性、抗误码率的同时,增加了编码的复杂度和搜索时间。在分析标准帧内预测的情况下,计算当前4×4块和重建4×4块的残差值,若小于某一阈值可提前结束宏块编码,反之则利用图像块的纹理方向与预测模式选择之间的相关性,提出一种快速的帧内4×4块预测模式选择算法。该算法在结合改进的Canny算子和平方梯度法的基础上,提取出当前块的纹理方向,并详细分析了纹理方向与预测模式之间的对应关系。实验仿真在H.264/AVC的参考模型JM13.2平台上完成。结果表明,与标准算法相比,该算法在编码码率持平和峰值信噪比保持不变的前提下,编码时间有较大幅度的下降。     

一种H.264帧内预测模式的快速选择算法

H.264/AVC视频编码标准采用码率—失真度最优化(RDO)算法,以保证更高的压缩效率和更好的图像质量,但同时也大大增加了编码器的复杂度和运算负担。本文提出了一种新型的帧内预测模式的快速选择算法,该算法基于图像内部信息的变化剧烈程度进行判断,并通过方向矢量来减少候选帧内预测模式。试验结果表明,该算法可以将整个编码时间减少到原来采用RDO算法时的40%~50%,而且和RDO算法比较,最终压缩后的视频图像质量基本没有下降。     

基于方向测度的H.264快速帧内预测算法

H.264在空间域上从多个方向进行多种模式的帧内预测,并使用率失真优化算法选择最佳模式,使编码的复杂度大幅增加。为此,提出了一种基于方向测度的快速帧内预测算法。该算法使用方向测度来判断块的平坦程度和纹理方向,它可以预先排除可能性小的预测模式,避免了不必要的代价计算。实验结果表明,算法在保持信噪比平均降低0.05 dB和码率平均增加1.27%基础上,编码时间平均减少了39.16%。     

基于SAD和SATD的H.264快速帧内预测算法

H.264在空域上进行多模式帧内预测,用RDO准则选择最优模式,提高了压缩率,但是增加了计算复杂度。该文提出一种快速帧内预测算法,利用SAD值对Intra_4×4方式进行预判,根据SATD特征排除可能性小的Intra_4×4预测模式。实验结果表明,该算法在保持峰值信噪比基本不变和码率略增的情况下,可节省69.3%的帧内编码时间。     

H.264中Pslices帧间快速自适应模式判决算法

为了进一步提高编码效率,提出了一种新的H.264中Pslices帧间快速自适应模式判决算法。在该算法中,SKIP模式无需经过拉格朗日率失真优化就可以判定为最佳模式;P8×8模式也可以在拉格朗日率失真优化之前从候选模式中排除。通过对以上两种特殊模式的判决,可以大大减少整个编码时间。仿真结果表明,和H.264参考软件JM10.2相比,该算法在整个编码时间上节省60%~80%的时间,而在PSNR和码率上的变化则可以忽略不计。     

H.264帧内预测模式的快速选择算法

为了降低H.264标准中帧内预测模式选择的复杂度,提出一种快速的帧内预测方法.H.264采用率失真优化(RDO)算法,通过计算所有预测组合模式的率失真代价来确定宏块的最优编码模式,其计算复杂度非常大.提出的帧内预测快速选择方法利用宏块的绝对误差和(SAD)来缩小预测模式的范围,减少帧内预测的计算量,从而提高模式判别的速度.实验结果表明,在图像质量和码率基本保持不变的情况下,该算法使Ⅰ帧的编码速度提高约76%.     

H.264/AVC中基于全零块的预测模式选择

多种预测模式的采用是H.264/AVC的特点,但带来了大量的计算。针对该问题,将全零块检测技术推广应用于H.264/AVC视频编码中对多种预测模式的快速选择,提出一种模式选择的快速算法。使用该算法,通过一些简单的比较等操作,就能跳过对某些预测模式的选择,减少了H.264/AVC视频编码器的运算复杂度。     

H.264帧内快速模式选择算法

帧内编码是H.264标准的一个重要组成部分,针对原标准的全搜索算法运算复杂度高,不能支持实时视频需要的问题,提出了一种基于模板和双阈值的快速算法,可以有效地减少计算复杂度。实验结果表明该算法可以在信噪比和码率变化不大的情况下,使编码时间平均减少42%。