一种基于时域相关性的高性能视频编码快速帧间预测单元模式判决算法

为了降低高性能视频编码(HEVC)的编码计算复杂度,根据视频时域上高度相关性的特点,该文提出一种快速高性能视频编码(HEVC)帧间预测单元(PU)模式判决算法。分析了时域上相邻帧两帧相同位置编码单元(CU)的PU模式之间的相关性;同时,针对视频中可能存在对象运动,还分析了前一帧对应位置CU的周边CU与当前帧中当前CU间PU模式的相关性。根据分析的时域相关性,跳过当前CU中冗余的PU模式,从而降低编码复杂度。实验结果表明,在编码效率和峰值信噪比(PSNR)损失很小的情况下,在目前已有的HEVC快速帧间预测算法的基础上,进一步降低了31.30%的编码时间。     

一种HEVC帧内快速编码算法

高效视频编码(HEVC)采用编码单元(CU)四叉树的 分割结构,相比H.264/AVC显著地提升了编码效 率,但却使编码复杂度急剧增加。为此,本文提出一种帧内快速编码算法。首先,根据视 频图像纹理复 杂度,提前判断是否进行最大编码单元(LCU)分割。然后,根据空域相邻CU的深度预测当前C U的深度范围, 跳过不必要的计算;最后,根据预测模式被选为最优预测模式的统计特性,去掉可能性小的 帧内预测模式。本文算法在HM14.0的基础上实现。 仿真结果表明,本文算法在全I帧模式下与HM14.0相比,帧内编码时 间平均减少38%,码率(BR)只增加1.41%,峰值信噪比(PSNR)只降低0.29dB,在保证编码性能和视频质量几乎不变的 情况下,本文算法降低了编码的计算复杂度。     

基于零块分析的高效视频编码通信

为了实现高清、超高清视频实时编码通信传输, 针对高效视频编码(HEVC)帧间编码计算复杂度过高的问题,根据图像的文理复杂度和 编码单元的零块统计特征,提出一种新的HEVC快速帧间模式判决算法。根据Merge模式下 整单元一分为四的4个子编码单元纹 理相似度确定是否提前终止编码单元(CU)划分,同时利用帧间2N×2N预测模式下零系数与非零系数分布的区域统计特征,选择符合零块分 布特征的最佳预测单元(PU)模式。实验结果表明,在低延迟B(LDB,low-delay B)和随机访 问(RA,random access)配置条件下,提出的算法在保持编码 性能基本不变的情况下,HEVC帧间预测编码时间分别平均减少了60.2%与59.4%。     

基于时空相关性的HEVC帧间模式决策快速算法

新一代的高效率视频编码标准HEVC采用编码树单元（CTU）四叉树划分技术和多达10种的帧间预测单元（PU）模式,有效地提高了编码压缩效率,但也极大地增加了编码计算复杂度。为了减少编码单元（CU）的划分次数和候选帧间PU模式个数,提出了一种基于时空相关性的帧间模式决策快速算法。首先,利用当前CTU与参考帧中相同位置CTU、当前帧中相邻CTU的深度信息时空相关性,有效预测当前CTU的深度范围。然后,通过分析当前CU与其父CU之间的最佳PU模式空间相关性,以及利用当前CU已估计PU模式的率失真代价,跳过当前CU的冗余帧间PU模式。实验结果表明,提出的算法与HEVC测试模型（HM）相比,在不同编码配置下降低了52%左右的编码时间,同时保持了良好的编码率失真性能;与打开快速算法选项的HM相比,所提算法进一步降低了30%左右的编码时间。     

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.     

基于相似度的HEVC帧内低复杂度算法

针对高清视频编码(HEVC)标准帧内编码计算 复杂度过高的问题,提出了基于最大编码单元(LCU)相似度的 深度范围及率 失真代价阈值预测低复杂度算法。首先分析LCU相似性并将其量化,然后利用该量化变量概 率密度分布规律, 采用贝叶斯分类方法估计当前编码LCU深度范围;同时考虑到编码单元(CU)之 间相关性,自 适应设定率失真代价阈值,用以提前结束模式选择及继续分割过程:通过LCU编码深度范围 预测和率失真代 价阈值实现快速CU划分方案。实验结果表明,在性能几乎不变的情况下,本文算法较标准 编码算法编码 时间平均减少了39.55%,平均BDBR增加在1%以内,BD-PSNR仅降低了 0.03dB,在保持良好视频质量下有效降低了编码复杂度。     

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。     

x265的低复杂度帧内编码快速算法

为了降低x265的帧内编码复杂度,减少编码所需时间,本文针对新一 代高效视频编码标准(HEVC)帧内编码单元(CU)划分以 及预测单元(PU)模式选择的快速算法进行研究。采用经典的差分矩阵计算纹理复杂度,提出 了一种根据当前编码单元子块的纹理复杂 相似度与其编码所需要的总比特数以及量化参数之间的关系作为提前终止CU划分的判决 条件,通过增加SATD的计算进一 步减少PU模式选择的RDO候选列表的个数从而减少率失真代价计算的快速算法。实验结果 表明,与x265的标准算法相比, 该算法在平均峰值信噪比(PSNR)仅减少0.028dB和码率平均增加1.27%的情况下,能够平均减少32.34%的帧内编 码时间。     

基于感兴趣区域的高性能视频编码帧内预测优化算法

针对高性能视频编码(HEVC)帧内预测编码算法复杂度较高的问题,该文提出一种基于感兴趣区域的高性能视频编码帧内预测优化算法。首先,根据图像显著性划分当前帧的感兴趣区域(ROI)和非感兴趣区域(NROI);然后,对ROI基于空域相关性采用提出的快速编码单元(CU)划分算法决定当前编码单元的最终划分深度,跳过不必要的CU划分过程;最后,基于ROI采用提出的预测单元(PU)模式快速选择算法计算当前PU的能量和方向,根据能量和方向确定当前PU的预测模式,减少率失真代价的相关计算,达到降低编码复杂度和节省编码时间的目的。实验结果表明,在峰值信噪比(PSNR)损失仅为0.0390 dB的情况下,所提算法可以平均降低47.37%的编码时间。     

基于决策树的HEVC SCC帧内编码快速算法

为减少HEVC屏幕内容编码的编码时间,提高编码 效率,本文提出了一种基于决策树的HEVC屏幕内容帧内编码快速 CU划分和简单PU模式选择的算法。对视频序列特性分析,提取有效的特征值,生成决策树模 型。使用方差、梯度信息熵和 像素种类数用于生成CU划分决策树,使用平均非零梯度、像素信息熵等用于生成PU模式分类 决策树。在一定深度的决策 树模型中,通过对相应深度的CU的特征值的计算快速决策当前CU的划分与PU模式的类型。这 种利用决策树做判决的算法 通过减少CU深度和PU的模式遍历而降低编码复杂度,达到快速帧内编码的效果。实验结果表 明,与HEVC屏幕内容的标 准算法相比,该算法在峰值信噪比(PSNR)平均下降0. 05 dB和码率 平均增加1.15%的情况下,能平均减少30.81% 的编码时间。     

基于空域相关性的快速HEVC帧间预测方法

分析了对应CU分块与其空域上相邻的4个CU之间的相关性,根据分析的最大出现概率的PU模式,以及当前PU分块与前一帧对应不同尺寸CU分块之间的空域相关性,提出了一种基于时域和空域相关性的快速HEVC帧间模式判决方法,跳过当前最大编码单元中各层CU中冗余的PU模式,从而降低了编码的计算复杂度。实验结果显示,与HM7.0相比,该方法在仅仅损失了0.21%~1.66%压缩率和0.01~0.09 dB峰值信噪比的前提下,降低了52.3%~63.5%的编码时间。     

基于时域相关性的快速HEVC帧间模式判决方法

高效率视频编码(HEVC)相比目前的国际视频编码标准H.264/AVC,在压缩率方面有了较大的提高,但也带来了巨大的编码计算复杂度。为了降低HEVC的编码计算复杂度,提出了一种快速HEVC帧间模式判决方法。统计并分析了相邻两帧之间对应块的编码单元(CU)和预测单元(PU)的时域相关性,在此相关性基础上,跳过了一些冗余CU分割层和PU预测模式,CU层最多只取两种PU预测模式,从而大大减少了所需要进行的率失真代价计算的数量,实验结果显示,与HM7.0相比,该方法在仅损失了0.21%-1.66%的压缩率和0.01~0.09 dB的峰值信噪比的前提下,降低了52.3%~63.5%的编码时间。     

CU encoding depth prediction,early CU splitting termination and fast mode decision for fast HEVC intra-coding

High Efficiency Video Coding (HEVC) is a new video coding standard achieving about a 50% bit rate reduction compared to the popular H.264/AVC High Profile with the same subjective reproduced video quality. Better coding efficiency is attained, however, at the cost of significantly increased encoding complexity. Therefore, fast encoding algorithms with little loss in coding efficiency is necessary for HEVC to be successfully adopted for real applications. In this paper we propose a fast encoding technique applicable to HEVC all intra encoding. The proposed fast encoding technique consists of coding unit (CU) search depth prediction, early CU splitting termination, and fast mode decision. In CU search depth prediction, the depth of encoded CU in the current coding tree unit (CTU) is limited to predicted range, which is mostly narrower than the full depth range. Early CU splitting skips mode search of its sub-CUs when rate distortion (RD) cost of current CU is below the estimated RD cost at the current CU depth. RD cost and encoded CU depth distribution of the collocated CTU of the previous frame are utilized both to predict the encoding CU depth search range and to estimate the RD cost for CU splitting termination. Fast mode decision reduces the number of candidate modes for full rate distortion optimized quantization on the basis of the low complexity costs computed in the preceding rough mode decision step. When all these three methods are applied, proposed fast HEVC intra encoding technique reduces the encoding time of the reference encoder by 57% on the average, with only 0.6% of coding efficiency loss in terms of Bjontegaard delta (BD) rate increase under the HEVC common test conditions.     

一种HEVC帧内预测编码CU结构快速选择算法

为了提升高效视频编码(HEVC) 帧内预测编码部分的编码效率,提出了一种HEVC帧内预测编码编码单元(CU)结构快速选择算 法。算法通过 对CTU(coding tree unit)四叉树结构的遍历过程进行优化,设计了两种不同的最优CU结 构快速决策算 法,分别从最大划分深度和最小划分深度开始遍历,并在每一步遍历之前,判断是否提前终 止遍历操作。 同时,在对每个CTU进行求解时,依据其纹理复杂度和当前编码状态,从两种算法中选择出 最优快速决策 算法对其进行求解。在HM 15.0的基础上实现了提出的快速选择算法 。实验结果表明,本文算法能够在 保证编码性能的同时,降低31.14%的编码时间,提高了HEVC的编码效 率。     

一种快速HEVC帧内算法

为了提高HEVC帧内预测的编码速度,本文提出了一种快速帧内预测算法。该算法充分利用视频序列的时间相关性,利用相邻帧CU的大小相关性在CU（Code Unit）层提前判定CU的最佳编码尺寸以及利用相邻帧在PU层减少预测方向数目来加速帧内预测的过程。实验结果表明：本文提出的算法与HEVC已有快速算法相比,峰值信噪比（PSNR）平均下降0.06dB,输出码率平均减少0.09%,而帧内预测时间平均减少了约49.81%。     

一种基于子块纹理差异的VVC快速CU划分算法

针对多功能视频编码(versatile video coding, VVC)由于在四叉树(quadtree, QT)划分的基础上引入多叉树(multi-type tree, MTT)划分结构导致编码复杂度过高的问题,本文提出了一种基于编码单元(coding unit, CU)子块纹理特征差异的VVC快速CU划分算法。该算法能够有效降低VVC的编码复杂度,缩短编码时间。首先通过不同划分方向的子块的纹理复杂度差异提前判断MTT划分的方向,跳过不必要的MTT划分方向;然后根据当前CU的相邻子块间的纹理差异判断是否跳过三叉树(ternary tree, TT)划分,以进一步减少候选列表中划分模式的数量。实验结果表明,在全帧内(all intra, AI)的编码配置下,与官方测试平台VTM-7.0相比,本文算法平均能够节省47.24%的编码时间,BDBR(Bj?ntegaard delta bit rate)仅增加1.26%。     

Accelerating QTMT-based CU partition and intra mode decision for versatile video coding

The H.266/VVC achieves about 50% bitrate saving compared to its predecessor H.265/HEVC at the expense of exponentially increased computational complexity. The most efficient but complex technique for H.266/VVC intra frame coding is the QuadTree with a nested Multi-type Tree encoding structure (QTMT), which usually requires traversing the Rate-Distortion (R-D) cost of each partition and each mode for the best option. To alleviate such computational burden while preserving the coding efficiency as much as possible, this paper develops a multi-feature guided Fast CU Partition (FCP) and Laplacian guided Fast Mode Selection (FMS) to accelerate the intra QTMT decision together. For FCP, we regard the CU partition as a classification problem and adopt the Support Vector Machine (SVM) for its low-complexity implementation; after evaluating the contribution of a set of features, three representative features of video textures are selected and used to train the SVM model. Additionally, an advanced technique is applied by adopting a soft decision in SVM for a more flexible trade-off between the complexity and R-D performance. For FMS, we utilize the Laplace operator to determine the most probable directions of the current CU and skip half of the candidate modes for runtime saving. Experimental results demonstrate that the proposed FCP reduces the encoding time of H.266/VVC by 51.03% with 1.65% Bjøntegaard Delta Bit-Rate (BDBR) increase; the proposed FMS reduces the encoding time by 12.68% with 0.09% BDBR loss. Their direct combination and advanced combination finally lead to 54.84% encoding time reduction with 1.74% BDBR increase and 40.39% encoding time reduction with 1.33% BDBR increase, respectively, outperforming state-of-the-art approaches significantly.