下一代视频压缩标准HEVC的模式选择快速算法研究

摘要

HEVC(High Efficiency Video Coding)是作为两大视频编码标准制定者ITU-T和ISO联合制定的下一代新标准，其应用不仅针对高清视频，而且期望适用更加广泛的范围，因而仍然保留了传统视频编码的框架，同时采纳了近些年视频压缩技术研究的新成果，使其编码性能基本达到H.264/AVC标准的2倍。然而，这种压缩性能的提高也带来了巨大的编码复杂度。本文针对此难题，研究HEVC视频编码标准的模式选择快速算法，以期望提高编码速度。
　　为达到降低编码复杂度的目的，本文对HEVC视频的关键技术，特别是模式选择，以及影响模式选择性能的模块进行深入研究和剖析；其次查阅了H.264/AVC标准的快速模式选择算法，并对鲜有的论文进行分析研究，在上述基础上，借鉴H.264/AVC中已有的快速算法，并产生了适用于HEVC的快速算法。
　　首先，本文研究了HEVC帧内编码模式，采用了两种快速算法：基于预测单元边缘纹理方向的模式快速选择算法和基于空域相关性的模式快速选择算法，前者是一种采用边缘方向检测技术来减少帧内预测候选模式数量的方法，仿真表明该方法节省编码时间16%，后者是利用结构相似度高的空间相邻编码单元的块大小以及预测方向来快速判定编码单元层次和预测方向，仿真实验表明该方法节省28%的编码时间。其次，研究了HEVC帧间模式选择基本原理和H.264/AVC帧间模式快速选择算法，采用了两种帧间快速算法：自适应Skip模式快速选择算法和编码层次快速判定算法。前者是利用Skip模式代价分布集中的特点，自适应调整Skip代价均值作为阈值提前判定Skip模式，仿真实验表明该方法节省56.98%的编码时间，后者是在层次B图像编码方案下，借鉴编码图像时域层次越深大编码单元块数量越多的规律，快速判定编码单元块大小，仿真实验表明该方法能节省47.64%的编码时间。