立体视频编码标准3D-HEVC的快速算法

摘要

为了提高3D视频的编码性能，立体视频编码联合组制定了3D-HEVC编码标准。3D-HEVC除了沿用与HEVC类似的混合编码框架和技术外，还加入了如视点间预测、深度图编码等立体视频编码新技术。与以往的基于H.264的立体视频编码标准比较，3D-HEVC具有更高的编码性能。但是，优秀的编码性能是用巨大地计算复杂度换取的，而计算复杂度的提高严重限制了3D-HEVC的实际应用。因此，研究如何降低3D-HEVC编码过程的计算复杂度，是一个重要研究课题。本文通过对3D-HEVC的编码框架以及其中的关键编码技术进行分析，对其中复杂度较高的帧内预测过程和帧间预测过程进行了一系列的优化，从而实现降低3D-HEVC编码过程的计算复杂度的目的。
　　在帧内预测优化方面，本文提出了两种算法。首先，通过分析深度视频序列编码块的平滑程度与该编码块的最佳预测模式之间的关系，提出一种深度序列帧内快速模式选择算法SOG-FIMD（Sum-of-Gradient Based Fast Intra Depth Mode Decision）。当编码块足够平滑时，便可以跳过对一些不必要模式的计算，因为这些模式在编码块平滑时几乎不会被取到。为了判断编码块是否平滑，本文采用了计算Roberts梯度和的方式进行判定，如果梯度和小于某一阈值，则认为该编码块平滑。实验结果表明：与原始算法相比，本算法平均减少7.44%的编码时间，而BD-rate只增加0.01%。
　　其次，通过对编码单元分割过程中采用的率失真优化函数的分析，提出一种深度序列编码单元快速分割算法SOG-FCUP（Sum-of-Gradient Based FastCU Partition）。对于位于完全平坦区域的深度图编码块，直接终止其进一步的分割，从而降低编码器的计算开销。实验结果表明：本算法平均减少16.17%的编码时间，并且合成视点的BD-rate减少0.01%。
　　在帧间预测优化方面，本文提出了两种算法。首先，通过对立体视频帧间预测模式分布特性进行分析，提出一种帧间预测Skip模式提前判决算法DSMD（Dependent View Skip Mode Early Determination）。利用视点相关性，根据独立视点中对应位置编码块和相邻编码块的最佳预测模式提前判决非独立视点中编码块的预测模式。实验结果表明：本算法平均减少6.50%的编码时间，而合成视点的BD-rate只增加0.08%。
　　其次，利用视频纹理特性与预测模式之间的关系，提出一种帧间预测对称运动分割和非对称运动分割模式选择性跳过算法SASK（SMP& Mode Selectively Skip）。实验结果表明：本算法平均减少12.71%的编码时间，而合成视点的BD-rate仅增加0.10%。
　　综上所述，本文所提出的优化算法能够减少3D视频编码过程的计算开销，同时保持优异的编码性能。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 立体视频编码标准的发展

1.3 论文主要研究内容

1.4 国内外研究现状

1.5 论文的结构安排

第2章 新一代立体视频编码标准

2.1 3D-HEVC视频编码标准简介

2.2 3D-HEVC视频编码标准关键技术

2.3 本章小结

第3章 帧内预测快速算法

3.1 引言

3.2 3D-HEVC帧内模式选择和四叉树分割过程

3.3 所提出的帧内预测快速算法

3.4 结合SOG-FIMD和SOG-FCUP的SOG-FDIC算法实验结果

3.5 本章小结

第4章 帧间预测快速算法

4.1 引言

4.2 3D-HEVC帧间预测模式分布统计分析

4.3 所提出帧间预测快速算法

4.4 结合DSMD和SASK的IFMD算法实验结果

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 本文主要研究工作与技术创新点

5.2 展望和设想

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果