H.264/AVC帧内预测模式快速选择算法研究

在H.264/AVC中,采用帧内预测来提高帧内编码的效率,色度块尺寸为8×8,亮度块包括4×4和16×16两种尺寸。其中,色度块8×8有4种预测模式,亮度块16×16有4种预测模式,而亮度块4×4有9种预测模式,这么多模式选择大大增加了编码的复杂性。文中介绍一种基于RDO的单阈值快速算法和一种基于RDO的双阈值快速算法,并阐述了两种算法在性能上的优越性。     

一种基于H.264/AVC的帧内预测模式快速选择算法

在H.264/AVC中,帧内编码是采用帧内预测来提高编码效率,其色度块尺寸为8×8,亮度块包括4×4和16×16两种尺寸。由于每种块可提供多种预测模式,因此这种多模式选择大大增加了编码的复杂性。针对这种多模式选择,为了加快编码速度,利用色度块和亮度块以及亮度4×4和16×16块模式选择之间的关系,提出一种基于RDO(rate d istortion optim ization)的不同判决依据的快速帧内预测模式选择算法。实验证明,在信噪比和码率变化不大的同时,该算法可使编码速度平均提高6倍。     

H.264/AVC帧内预测模式快速选择算法研究

在H.264/AVC中,采用帧内预测来提高帧内编码的效率,色度块尺寸为8×8,亮度块包括4×4和16×16两种尺寸。其中,色度块8×8有4种预测模式,亮度块16×16有4种预测模式,而亮度块4×4有9种预测模式,这么多模式选择大大增加了编码的复杂性。文中介绍一种基于RDO的单阈值快速算法和一种基于RDO的双阈值快速算法,并阐述了两种算法在性能上的优越性。     

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。     

基于H.264的高分辨率序列帧内预测的改进算法

针对高清视频序列帧内预测的编码特点,得出禁用Intra4×4预测模式,使用Intra8×8和Intra16×16模式进行亮度预测,可显著提高编码速度,同时码率和SNR基本不变。基于上述结论,提出一种新的帧内预测快速算法。该算法在帧内预测之前进行预判决,从Intra8×8和Intra16×16中选择一种预测模式,从而减少了算法复杂度。实验结果表明,算法在码率只有少许增加的情况下,编码速度提高了27.8%,SNR值基本不变。     

并行结构的AVS帧内预测编码器

分析了AVS高清实时帧内编码的实现难点,提出一种基于并行流水的AVS帧内预测编码器硬件架构.提前模式抉择,实现整数变换和量化模块的流水处理,以及预测部分的六路并行数据通路的流水处理,提高了数据处理能力.另外,在分析AVS帧内预测各模式算法的基础上,将亮度块和色度块具有相同预测值求解算法的模式共用同一个预测器,优化资源利用.实验结果表明,该电路在49 MHz时钟下工作时,能够实时编码1280×720,25帧/s的视频图像.     

H.264帧内预测快速算法

为了减小基于率失真优化(RDO)和Hadamard变换的帧内预测算法的计算量,H.264编码器同时给出了不采用RDO和不采用Hadamard变换的低复杂度帧内预测算法(H.264参考软件JM11.0的参数RDOptimization和UseHadamard被置0);这种低复杂度算法大大地减小了计算量,然而在实时性较强的场合,帧内预测算法的计算量仍需进一步减小,为此文章提出了一种快速帧内预测算法;该算法首先根据宏块的奇偶性仅选择同一位置的两个色度宏块中的一个宏块的数据来确定这两个色度宏块的预测模式,接着根据低分辨率图像和简化的代价标准确定出亮度宏块的最佳16x16预测模式,最后根据最佳16x16预测模式、快速4x4帧内预测模式选择算法及灵活的代价比较确定出亮度宏块的编码类型及预测模式;试验结果表明,与低复杂度的帧内预测算法相比,在图像质量和码率变化不大的同时,文章的预测算法的平均帧内预测时间能减少50%以上。     

关于H.264帧内预测模式选择快速算法的研究

H.264引入帧内预测编码并用率失真优化(RDO)进行预测模式选择,这显著提高了压缩率,但增大了计算复杂性。文章对H.264帧内预测编码模式选择快速算法研究现状进行了分析评述,基于Intra_4×4、Intra_16×16预测模式的特性,亮度与色度预测模式的相关性,提出了一种改进的算法。仿真实验表明,该算法在保持PSNR基本不变和码率微小增加的情况下,计算复杂性进一步减少。     

基于纹理复杂度的快速帧内预测算法

为降低帧内预测的运算复杂度,根据不同的模式在宏块中出现概率的大小不同,在帧内4×4的亮度预测模式中,选取出现概率最大的5种预测模式,作为优先选择的预测模式.基于像素块的纹理特性,选择不具有方向性的直流模式通过阈值的设定来提前终止模式选择,通过提出的算式将4×4亮度块的候选模式从9种降低到1至4种,将16×16亮度块的候选模式从4种减少到1到3种.实验结果显示,在保证图像质量基本不变的情况下,该算法可节约12.26%到48.25%的编码时间,而码率只有微小的增加.     

基于时/空相关性的H.264帧内预测算法

为了降低H.264编码复杂度,提出一种基于时空相关性的快速帧内预测算法。该算法充分利用视频序列的时间相关性,自适应地根据先前编码宏块对当前宏块进行预判,在Intra_4×4和Intra_16×16预测方式之间进行选择;对Intra_4×4预测方式,依据模式聚集特性,参考先前帧和当前帧已编码宏块的预测模式统计特征,确定当前4×4子块的候选模式。实验结果表明,该算法在保证信噪比和比特率几乎不变的情况下,编码时间减少约40%,提高了编码效率。     

一种改进的快速H.264/AVC帧内预测Pan算法

对基于边缘方向直方图的快速帧内预测Pan算法进行了改进,应用了帧内Intra_4×4和Intra_16×16块类型选择以及4×4亮度块模式选择提前中止技术。实验结果表明,该方法在保证图像失真度和码率性能的前提下,单帧编码时间较Pan算法减少了29.093%,较大幅度地加快了帧内模式决策速度。     

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。     

H.264帧内预测编码模式选择的快速算法研究

H.264引入帧内预测编码并用率失真优化（RDO）进行预测模式选择,显著提高了压缩率,但增加了计算复杂性。H.264帧内预测编码包括Intra_4×4、Intra_16×16两种预测模式,在分析此两种帧内预测模式特性的基础上,提出设置阈值的方法来快速选择Intra_4×4、Intra_16×16预测模式的最优模式,并以此对原算法进行了改进。仿真实验表明,改进的算法在保持PSNR基本不变和码率微小增加的情况下,计算量能显著减少。     

一种基于信息熵的快速H.264帧内预测算法

本文基于图像的信息熵和边缘方向信息针对H.264的帧内预测算法计算复杂度高、不适合于实时应用的弱点,提出一种新的帧内预测快速算法。该算法利用图像的信息熵从Intra4×4与Intra16×16两种预测模式中选择一种最佳预测模式,利用边缘方向信息将Intra4×4的9种模式选择降为4种,并利用JVT公布的测试平台JM8.4进行了实验仿真。实验结果表明,该算法在码率平均增加1.4%,峰值信噪比平均下降0.058dB的情况下,能缩短编码时间50%左右,是一种快速的H.264帧内预测算法。     

基于边缘特征的H.264/AVC帧内模式选择算法

为降低H.264帧内预测模式的计算复杂度,提出了一种率失真优化（RDO）准则下的基于边缘特征的快速帧内模式选择算法。该算法根据主要边缘强度（KES）等边缘方向特征,选择出与该特征相对应的模式子集进行RDO计算,大幅度降低了帧内预测的模式选择数;同时将亮度宏块和色度宏块分别优化以降低计算复杂度。仿真结果表明,与原H.264相比,所提出的算法在比特率略有增加和信噪比基本保持不变的条件下,大约减少75%的计算时间,大大降低了算法的计算复杂度;与PAN FENG等人提出的基于Sobel算子的边缘矢量检测算法相比,两者的比特率基本相同,但算法的平均峰值信噪比明显高于PAN的算法,编码时间也有明显降低,同时运算简单规则,更易于VLSI的实现。     

H.264/AVC快速帧内预测模式选择算法*

提出一种基于边缘方向预测模式度量的快速预测模式选择算法,通过对当前4×4 块帧内预测方向的度量,根据估计的块边缘方向来选择候选预测模式。实验结果表明,与全搜索算法相比,该算法在保证图像质量和比特率基本不变的前提下,编码时间平均减少了40%,提高了编码效率。