新一代视频编解码标准HEVC的快速模式选择算法研究

摘要

随着人们对视觉和听觉质量要求的日益增加，对现有视频压缩标准的要求也就越来越高，新一代视频编码标HEVC(High EfficiencyVideo Coding)应运而生，其主要目标是:与上一代视频编码标准H.264相比，在无明显质量损失的情况下，编码压缩效率提高一倍，即视频码流减少50％。由此也带了高度复杂的编码运算，特别是在编码器中占比重比较大的模式预测，为了使HEVC更好地服务于实际应用，研究其快速算法具有十分重要的意义。
　　为了降低HEVC的编码运算复杂度，本文首先研究了HEVC的编码框架及其关键技术，然后主要针对HEVC的帧内预测算法和帧间预测算法进行了深入研究，并在分析其算法特点的基础上分别提出了相应的改进快速算法。本文提出的快速模式预测算法主要基于预测单元PU的优先级划分。根据当前预测单元(Cur-PU)与空间相邻的预测单元(Left-PU、Upper-PU)和时间相近的前一帧同一位置的预测单元(Prev-PU)存在强相关性，通过利用这两者的预测单元(PU)的深度和像素信息，把PU划分为四个等级，进而预测其最优深度。优先级高的PU单元更有可能被选为最优模式，基于这个假设，把它应用于帧内预测算法和帧间预测算法，在两者的对应预测算法中，对于不同优先级划分的PU采用相应的处理策略，把更多的计算资源分配给优先级高的PU。
　　通过对标准视频测试序列的实验，结果表明:在帧内配置模式下，该算法可节省平均46％的编码时间并且只有0.9％的BD-Brate亮度损失，另外，跟现有的几个较好的帧内预测快速模式选择算法相比，帧内PU优先级划分的快速模式选择算法在编码效率和计算复杂度降低上都具有绝对优势;在帧间配置模式下，该算法可节省平均38％的编码时间并且只有1.44％的BD-Brate亮度损失。以上证明了PU优先级划分的快速模式选择算法可有效降低HEVC的编码复杂度，同时具有与其他模块较强的兼容性，极大地提高了编码效率，推进HEVC标准的实用化。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 视频编码标准的发展

1．3 研究目的及意义

1．4 国内外研究现状

1．5 本文的研究内容及结构安排

2 HEVC编码标准技术

2．1 HEVC编码标准的简介

2．2 HEVC的编码结构

2．3 图像划分

2．4 HEVC的关键技术

2．4．1 帧内预测

2．4．2 帧间预测

2．4．3 率失真优化技术

2．4．4 自适应环内滤波

2．5 本章小结

3 HEVC帧内预测快速模式选择算法

3．1 帧内预测算法简介

3．2 帧内算法复杂度分析

3．3 帧内预测快速模式选择算法

3．3．1 算法的理论分析

3．3．2 算法的描述

3．3．3 算法的策略说明

3．4 实验结果及其分析

3．5 本章小结

4 HEVC帧间预测快速模式选择算法

4．1 帧间预测算法简介

4．2 帧间算法复杂度分析

4．3 帧间预测快速模式选择算法

4．3．1 算法的理论分析

4．3．2 算法的描述及策略

4．4 实验结果及其分析

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 工作展望

参考文献

致谢