HEVC框架下基于视觉显著性的编码优化算法研究

摘要

为了满足视频服务多样化和高清化的发展需求，ITU的VCEG和ISO的MPEG共同组成视频编码联合小组(JCT-VC)，制定了新一代视频编码标准——HEVC。与H.264/AVC相比，在相同视频质量的情况下，HEVC能够节省50％左右的码率。但是，在使用HEVC标准压缩视频的时候仍然存在大量的视觉冗余。根据人眼视觉特性，本文利用视觉显著性从比特分配和率失真优化两个方面在HEVC框架下进行编码优化。
　　本文的研究内容包括:
　　1)介绍了视觉显著性的内容以及基于上下文感知(Context-Aware)的显著图计算模型，分析了视觉显著性对视频编码的指导意义。
　　2)研究分析了现有HEVC测试模型HM16.7所使用的码率控制算法，针对其在CTU级比特分配不合理的问题，提出了利用视觉显著性指导CTU级比特分配的改进算法。实验结果表明，在维持码率基本不变的情况下，全Ⅰ帧编码模式，显著区域的Y-PSNR平均提高了0.59dB;低延时P帧编码模式，显著区域的Y-PSNR平均提高了0.32dB。两种模式下，非显著区域和总体的Y-PSNR均有轻微下降。
　　3)研究了HM16.7中的率失真优化技术，分析CTU编码参数优化（模式选择）的过程，提出了基于视觉显著性的率失真优化改进算法，在CTU模式选择计算代价的时候，使用视觉显著性权重修正CU级的失真度量，为显著区域的CU选择失真更小、码率更高的模式，从而保证显著区域CU的编码质量。在维持码率基本不变的情况下，低延时P帧编码模式，显著区域的Y-PSNR平均提高了0.61dB;非显著区域和总体的Y-PNSR稍微有所降低。从主观实验得到的DMOS值来看，基于视觉显著性的率失真优化改进算法能够有效提高视频主观质量。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容和论文结构

第2章 HEVC视频编码标准简介

2．1 HEVC简介

2．2 HEVC编码框架及流程

2．3 HEVC编码中的关键技术

2．3．1 HEVC中灵活的编码单元划分

2．3．2 HEVC预测编码

2．3．3 HEVC中的变换和量化

2．3．4 HEVC中的率失真优化技术

第3章 视觉显著性简介

3．1 视觉显著性介绍

3．2 Context-Aware视觉显著性模型

3．3 视觉显著性对视频编码的指导意义

3．4 本章小结

第4章 基于视频显著性的CTU级比特分配方法

4．1 HEVC中的码率控制

4．1．1 率失真模型

4．1．2 HM16．7中的码率控制

4．2 基于视觉显著性的CTU级比特分配改进算法

4．2．1 I帧CTU级比特分配的改进算法

4．2．2 非I帧CTU级比特分配的改进算法

4．3 实验结果及分析

4．3．1 全I帧编码模式下的结果及分析

4．3．2 低延时P帧编码模式下的结果及分析

4．4 本章小结

第5章 基于视觉显著性的率失真优化技术

5．1 HM16．7基于率失真优化的编码模式选择

5．2 基于显著性的率失真优化的改进算法

5．3 实验结果分析

5．3．1 客观实验结果

5．3．2 主观实验结果

5．4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果