基于编码信息相关性的3D-HEVC深度优化算法研究

摘要

多视点视频加深度（Multi-view Video plus Depth，MVD）因其具有良好的后向标准兼容性，且可利用基于深度图的绘制（Depth Image Base Rendering，DIBR）技术在解码端合成虚拟视点图像，从而支持用户自由选择观看视点，被运动图像专家组（Moving Picture Experts Group，MPEG）选作新一代三维视频（Three Dimensional Video,3DV）标准的数据格式。
　　新一代高效视频编码（High Efficiency Video Coding，HEVC）是由视频编码专家组（Video Coding Experts Group，VCEG）和MPEG联合制定的最新视频编码标准。与 H.264/AVC相比，在相同视频质量下，HEVC编码比特率节省约50％。3D-HEVC是以HEVC为基础制定的用于编码MVD信息的新一代3DV编码标准。相比于视频信息，深度图中含有大面积的平坦区域和少量的尖锐物体边缘信息。且深度图主要用于解码端的虚拟视点合成，而非直接观看。为了提高深度图的编码效率，3D-HEVC在HEVC优秀编码工具的基础上增加了多项针对深度图特点的高效编码工具。大量编码工具的引入提高了深度图的编码效率，却也使得编码复杂度急剧增加。因此降低深度图的编码复杂度成为3D-HEVC的关键技术之一。本文充分利用视频-深度间编码信息及深度帧内编码信息研究3D-HEVC深度快速编码方法，具体研究内容如下：
　　通过对深度图编码单元（Coding Unit，CU）和相应纹理CU的最佳编码信息的统计和分析发现深度图的CU编码深度通常小于纹理的CU编码深度；对不同时间层（Time Layer，TL）图像的CU编码深度统计发现CU编码深度随着TL层的增加而较小。前者归因于深度相对于纹理具有大区域恒定值和局部尖锐边缘的特点，后者是由于TL层越高，其与参考帧的时间相关性越强。在参考图像中，当前编码图像的CU编码深度与TL较高的参考图像CU编码深度具有较强相关性。基于此，本文提出在深度图编码单元选择过程中设置对应已编码的纹理块和TL较高时域参考块中编码深度较小的CU编码深度值作为其最大编码深度上限，在CU层上提前终止CU分割的优化算法。测试结果表明，相比于仅使用纹理编码深度的深度优化算法，该优化算法进一步在码率上升0.35%的同时编码时间可降低5.27%。
　　针对深度图编码中显式楔形模式编码复杂度高这一问题进行研究。统计表明，显式楔形模式编码占据近90%的深度图帧内编码时间。通过对楔形预测编码过程的分析，发现对于每个预测单元（Prediction Unit，PU）进行一次楔形预测，皆需遍历相应块对应的大量分割模式，具体遍历数取决于当前PU的尺寸。为了降低遍历的分割模式，本文提出利用 HEVC帧内预测的最优预测角度和楔形粗搜索模式相关性的优化算法，将楔形搜索模式数目缩减至原来的20%左右。实验结果表明，在引入1.34％码率增加量的前提下，楔形模式编码时间减少近35.76%。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 本文主要研究内容

1.3 论文组织结构

第二章 HEVC视频编码技术

2.1 HEVC编码框架

2.2 编码结构

2.3预测编码

2.4 变换编码、量化和熵编码

2.5 环路滤波

2.6 本章小结

第三章 3D-HEVC视频编码技术

3.1 3D-HEVC编码框架

3.2 非基视点编码技术

3.3 深度图编码

3.4 视点合成技术

3.5 本章小结

第四章 基于参考图像信息的深度图CU分割联合编码

4.1 引言

4.2 分量间预测研究

4.3 基于参考图像信息的深度图CU分割联合编码

4.4 实验结果和性能分析

4.5 本章小结

第五章 基于帧内预测方向的深度图帧内楔形模式快速算法

5.1 引言

5.2 深度帧内编码

5.3基于角度的快速深度帧内编码

5.4 实验结果及分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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1.基本情况

2.教育背景