帧内预测

摘要： 为了降低HEVC视频编码标准中帧内预测的复杂度,本文提出了基于深度学习的帧内块划分提前终止算法,并利用FPGA开发板进行硬件加速。提前终止算法利用深度学习中的卷积神经网络提取帧内CTU块的纹理特征,并根据提取到的纹理特征决定帧内块划分情况,进行帧内块划分的提前终止,从而减少帧内预测的复杂度;硬件加速利用Xilinx Vitis AI开发环境实现帧内卷积神经网络的FPGA硬件部署,完成硬件加速过程。测试结果表明,与HM16.5相比,本文算法在保证性能的情况下可以降低约59.253%的编码复杂度,在经过FPGA硬件加速过程后,帧内块划分预测速度最高可达到1269.27FPS。

摘要： 针对H.265标准帧内编码单元(coding unit,CU)划分算法计算复杂度高的问题,提出了一种基于支持向量机的H.265帧内CU快速划分算法。通过提取CU的纹理丰富度、方向梯度直方图特征(histogram of oriented gradients,HOG)、结构复杂度等特征,对支持向量机进行训练。根据支持向量机的判别函数,确定待编码单元是否继续向下进行四叉树划分。提出的算法能够减少编码深度的遍历区间,从而减低H.265帧内编码的计算复杂度。实验结果表明,与HM15.0相比,提出的算法能够平均节省38.56%的编码时间。在相同的重建图像质量下,编码码率的提高不超过1.5%。相同的编码码率下,PSNR的降低不超过0.12 dB。所提出的算法能够在保持H.265编码效率的前提下大幅节省编码时间。

摘要： 随着立体及3D视频需求的日益增多,针对3D视频编码方法的研究受到越来越多的关注。3D-HEVC编码标准对采用纹理和深度图格式融合的3D视频进行编码,由于加入了深度图编码,因此新增了深度图编码模式、组件间预测和分段直流编码等技术,使其编码复杂度急剧升高。为了减少3D-HEVC的编码时间,本文提出了针对纹理图和深度图的编码单元(Coding Unit,CU)尺寸提前决策快速算法。利用梯度矩阵和作为当前CU和子CU复杂度的判断依据,将CU分为三类:不划分CU(Non-Split Coding Unit,NSCU)、直接划分CU(Split Coding Unit,SCU)以及普通CU。对NSCU,跳过小尺寸的帧内预测过程;对SCU,直接跳过当前CU的帧内预测过程;对普通CU,执行原平台操作。实验结果表明,与原始平台相比,本文算法在合成视点质量基本不变的情况下,平均减少40.92%的编码时间;与最新的联合纹理-深度图优化的3D-HEVC快速算法相比,可以在质量相当的情况下减少更多的编码时间。

摘要： 高效视频编码HEVC中帧内预测算法在专用硬件上的实现无法满足在高清和移动视频等多种应用场景间灵活切换的需求,导致编码性能差,硬件资源利用率不高。针对这一问题,提出一种新的帧内预测算法在可重构阵列处理器上的实现方法。该方法基于状态监测机制监测处理单元的执行状态,监测到空闲状态的处理单元则下发新的执行任务,根据处理单元的执行状态实现不同映射方案间的灵活切换,达到算法执行过程的动态自重构。实验结果表明,与帧内预测算法在专用处理器上的实现相比,本文方法在提高灵活性的同时,硬件资源使用减少了33.6%,算法执行的时钟周期数减少了16.2%。不同测试序列经过整个I帧环路测试的结果,与HM16.7官方软件的测试结果相比,平均图像质量有所提高。

摘要： 尽管新一代视频编码标准(HEVC)显著提升了对视频信号的压缩效率,但却是以大幅增加编码计算复杂度为代价的。为了降低HEVC的复杂度,本文提出了一种基于自下而上编码的帧内预测快速算法。这种算法针对相邻层的预测单元(PU)块纹理的相关性,统计分析相邻深度层PU最佳模式间的关联,对进入粗略模式判决(RMD)的模式提前筛选,从而减少模式选择的复杂度。结果表明,本文算法在保证了性能的前提下,与原硬件实现方案相比,可以节省大约36.17%的预测时间。

摘要： 尽管新一代视频编码标准(HEVC)显著提升了对视频信号的压缩效率,但却是以大幅增加编码计算复杂度为代价的.为了降低HEVC的复杂度,本文提出了一种基于自下而上编码的帧内预测快速算法.这种算法针对相邻层的预测单元(PU)块纹理的相关性,统计分析相邻深度层PU最佳模式间的关联,对进入粗略模式判决(RMD)的模式提前筛选,从而减少模式选择的复杂度.结果表明,本文算法在保证了性能的前提下,与原硬件实现方案相比,可以节省大约36.17％的预测时间.

摘要： 在HEVC官方测试模型HM中,色度帧内预测模式依赖于亮度分量最终模式的确定,其搜索过程需在亮度模式确定后才能启动,这将影响编码器硬件的流水时序.基于硬件流水线优化研究,提出色度帧内预测模式搜索优化算法,实现色度帧内预测模式的预搜索改进,并在不同类别的视频测试序列下进行性能测试.

摘要： 为了降低下一代通用视频编码(VVC)帧内预测编码单元(CU)划分的计算复杂度,提出一种基于梯度幅值相似度的CU快速划分方法.首先,计算当前编码单元下层的四个子编码单元的平均梯度幅值相似度偏差(MGMSD),根据该信息来确定当前编码单元是否进行四叉树划分或不划分.其次,当不满足四叉树划分和不划分的条件时,通过遍历得到三叉树划分和二叉树划分的子块像素方差的方差,根据该信息来选择二叉树和三叉树中最佳的划分方式.在全I帧条件下,本文方法与VTM7.0(VVC Test Model 7.0)标准模型相比,编码时长平均降低了50.69％,在大幅降低编码复杂度的同时码率仅增加1.36％.

摘要： 为降低新一代高效视频编码标准H.266/VVC的编码复杂度,提出一种快速的帧内预测模式判决方法.从率失真理论的角度出发,分析变换域残差的分布特性,根据标量量化技术对码率的影响推导出编码码率预测模型.结合帧内预测原理,利用当前块预测残差、参考块预测残差及其编码失真提出编码失真预测模型,并根据率失真代价确定最优的帧内预测模式.实验结果表明,该判决方法在保证编码效率的同时约节省了31％的编码时间.

摘要： 随着超高清视频等应用场景的出现,需要处理的视频数据量显著提升,对视频编码提出了很大的挑战.AVS2视频编码采用新的编码工具,能有效提升编码效率,但带来了编码复杂度的成倍增长.在AVS2视频编码中,预测环节占据编码的大部分时间,如何降低预测阶段的计算复杂度是AVS2视频编码优化的关键.本文从帧间预测和帧内预测两个方面分别提出了预测模式快速决策算法,实验数据表明,帧间快速算法以1.91％的编码性能损失带来平均58.83％的编码时间节省,帧内快速算法以1.52％的编码性能损失带来平均33.92％的编码时间节省.本文所提算法在4K/8K超高清编码器中进行了实现,能够有效降低编码复杂度,满足实际应用需求.

摘要： 为了进一步提高HEVC信息隐藏过程中的嵌入效率,本文提出了一种HEVC帧内预测模式调制的信息隐藏方法.该方法根据密钥生成每个CTU的空间点阵维数N(N=2,3,4),利用帧内预测模式选取规则选出N个顶角处的帧内预测模式,通过空间点阵映射算法计算出映射值F.然后从秘密信息比特文件中读取N个比特位,转换成十进制数D.若F不等于D,则根据本文提出的最小角度修改决策方法,修改其中的一个模式,使得F等于D,若F等于D,则无需修改.本文实现了在N个帧内预测模式中最多改变一个模式即可嵌入N个比特秘密信息.实验验证该方法具有高嵌入效率、码率增加小以及视频质量几乎没有下降的特性,通过抗隐写实验证实本文方法有高隐蔽性.

摘要： 与以往视频压缩标准相比H.264和AVS在编码效率与编码精度上具有明显优势,因此都已经成功应用在很多领域.但用软件实现这些视频压缩标准存在运算复杂以及实现效率不高等缺点,难以达到实时计算的需求.本文深入研究H.264和AVS视频压缩标准的帧内预测编码算法,设计能实现这些算法的硬件功能和结构,最后用RTL级代码实现并进行验证和逻辑综合,最终完成多模式视频编码器帧内预测编码模块硬件设计.本设计基于40nm工艺进行逻辑综合,时钟频率可达到1.82GHZ频率,完全能实现1080@30fps实时处理性能.

摘要： 传统的基于视觉模型的扩展变换抖动调制的盲图像水印算法由于没有考虑到视觉冗余向量的变化问题,使得算法鲁棒性和水印图像的质量有所降低.本文采用了一个新的方案,将H264视频压缩标准中的帧内预测模式与扩展变换抖动调制相结合,通过预测块的计算得到鲁棒的视觉冗余向量,实现对数字图像信息的有效保护.最后,结合新的算法,对算法鲁棒性进行了仿真测试.实验结果表明,相对于同类别算法,算法对嵌入水印的数字图像质量有明显的提高,并且针对常见处理攻击具有较好的鲁棒性,满足了数字图像的版权保护的要求.

摘要： 新一代视频压缩标准HEVC(High Efficiency Video Coding)采用多方向帧内预测,即在已有的H.264/AVC标准帧内预测模式基础上,增加更多方向的预测模式,在提高预测精度的同时,计算复杂度也随之增大.针对HEVC帧内预测算法的特点,提出一种快速帧内预测算法.首先根据HEVC传统帧内预测算法,统计每种预测模式被选为最佳模式的概率及概率分布,接着通过计算每种模式权值,并比较其权值大小,在预测模式中筛选出最佳模式,从而降低了计算复杂度.实验结果显示,在码率和图像质量基本不变的情况下,提出的算法比传统HEVC帧内预测算法,编码时间平均减少8.89%.

摘要： 针对H.264/AVC中4×4子块帧内预测复杂度和计算量大的问题,本文提出了一种快速帧内预测模式决策算法.该算法基于目标块的变换域特征(SATD)和最有可能模式与最优模式之间的相关性,首先计算9种模式的SATD值并进行排序,对SATD最小和次小的两个模式或SATD最小的模式和最有可能模式进行RDO计算,从中选择最优模式.实验结果表明,该算法较原模式预测算法有较高的编码效率.

摘要： 本文提出了一种快速有效的H.264/AVC帧内预测模式选择算法.该算法计算当前块和重建相邻块像素的重叠相间差值.并用重叠相间差值表示每种预测模式的方向误差值.预测模式的方向误差值小意味着该模式有很大可能成为最终选择的模式.论文提出的算法利用重叠相间差值从所有模式中筛选出部分候选模式来实现高效和快速的编码.实验结果表明论文提出的算法在几乎没有损失视频质量和压缩效率的同时减少了约30％的计算复杂度.与文献中其它方法比较,论文提出的算法也具有更好的性能.

摘要： 视频作为人类生活中感知和认识世界的主要信息来源,在安全监控、军事侦察等领域的应用越来越广.特别是将高清、超高清视频编解码技术应用在恶劣的军事作战环境中,能实现战场侦查、视频监控和作战指挥等.新一代视频编解码标准H.265/HEVC在传统视频编解码标准的基础上,将视频压缩效率提高了一倍,但编码时间也大幅增加.本文在H.265/HEVC官方测试模型HM16.0的基础上,提出一种帧内预测模式快速选择算法,通过减少参与帧内预测的模式数量,将编码时间平均减少22.35％.

摘要： 本文提出了一种在开环外的量化离散余弦变换(QDCT)系数上的H.264视频信息隐藏算法.在抑制漂移失真的条件下,对邻块所需参考像素进行多组分类.其次,充分挖掘帧内4x4亮度可用QDCT系数对,结合9进制方向调整(EMD)嵌入算法和矩阵编码,实现秘密信息的高容量嵌入.同时,通过最多修改一组QDCT系数保证了含密视频的质量.此外,本文的信息提取算法不需要对含密视频完全解码,只需得到QDCT系数和帧内预测模式,即可完全提取秘密信息.实验结果表明,本文算法在大幅度提高嵌入容量的同时,对比特率和视频的质量影响不大.

摘要： AVS(Audio Video Coding Standard)采用率失真优化(Rate-Distortion Optimization,RDO)技术,通过计算所有预测组合模式的率失真代价来确定宏块的最优编码模式,使得计算复杂度大大增加,难以适应实时性要求较高的场合.为了降低AVS帧内预测模式选择的复杂度,在深入分析帧内预测原理以及预测模式选择过程的基础上,提出了一种基于SATD(Sum of Absolute Transformed Differences)准则和空间相关性的快速帧内预测算法来优化帧内模式的选择过程.首先,利用SATD准则确定候选模式,以大幅度降低帧内预测模式选择的数量;然后,利用相邻宏块预测模式相关性,以进一步减少亮度块候选模式数量,提高模式选择速度.实验结果表明,与AVS标准算法相比,在编码效率相近的情况下,其编码速度能够平均提高53.56％,与经典的基于边缘检测的方法相比,其在质量略有提高、码率还稍有降低的前提下,平均节约16.39％的编码时间.

摘要： 针对H.264 中运用单一特征的帧内模式预测算法对4×4 子块的预测效率不高的问题，提出了一种基于频域系数的子块模式估计改进算法。将预测模式分为特殊模式和非特殊模式，针对特殊模式，采用多特征进行选择；针对非特殊模式，将子块按照边缘强度分类，对不同类型采取相应的算法选择候选模式。实验结果表明，该算法较原模式预测算法有较高的编码效率。

摘要： 为了提供能够在帧内预测的处理中利用更近的解码完毕像素来改善主观图像质量、编码效率的图像编码方法、图像解码方法，具有：在同一画面内生成预测信号的帧内预测中根据解码像素信号来设定参照像素信号的步骤；取得对帧内预测模式进行识别的预测模式识别信息的步骤；基于参照像素信号和预测模式识别信息来生成预测信号的步骤；在由预测模式识别信息确定的帧内预测模式下进行用于利用成为预测对象的像素与参照像素的距离更近的参照像素来修正预测信号的判定的步骤；以及根据判定的结果来修正生成的预测信号的步骤。

摘要： 本发明涉及一种用于从预定定向帧内预测模式集合中移除定向帧内预测模式的帧内预测装置(100)。所述帧内预测装置(100)包括：参考像素确定单元(101)，用于从所述预定定向帧内预测模式集合中选择所述定向帧内预测模式，以及确定多个可用参考像素；定向帧内预测模式移除单元(103)，用于如果与所述多个可用参考像素相关联的长度(LRslonger)小于所述视频编码块的第一边的长度(Llonger)的倍数，则从所述预定定向帧内预测模式集合中移除所述定向帧内预测模式，以得到缩减的组；以及帧内预测单元(105)，用于基于所述缩减的组对所述矩形视频编码块的像素的像素值进行帧内预测。所述帧内预测装置(100)还可以包括区域确定单元(107)。

摘要： 为了提供能够在帧内预测的处理中利用更近的解码完毕像素来改善主观图像质量、编码效率的图像编码方法、图像解码方法，具有：在同一画面内生成预测信号的帧内预测中根据解码像素信号来设定参照像素信号的步骤；取得对帧内预测模式进行识别的预测模式识别信息的步骤；基于参照像素信号和预测模式识别信息来生成预测信号的步骤；在由预测模式识别信息确定的帧内预测模式下进行用于利用成为预测对象的像素与参照像素的距离更近的参照像素来修正预测信号的判定的步骤；以及根据判定的结果来修正生成的预测信号的步骤。

摘要： 本发明涉及一种用于从预定定向帧内预测模式集合中移除定向帧内预测模式的帧内预测装置(100)。所述帧内预测装置(100)包括：参考像素确定单元(101)，用于从所述预定定向帧内预测模式集合中选择所述定向帧内预测模式，以及确定多个可用参考像素；定向帧内预测模式移除单元(103)，用于如果与所述多个可用参考像素相关联的长度(LRslonger)小于所述视频编码块的第一边的长度(Llonger)的倍数，则从所述预定定向帧内预测模式集合中移除所述定向帧内预测模式，以得到缩减的组；以及帧内预测单元(105)，用于基于所述缩减的组对所述矩形视频编码块的像素的像素值进行帧内预测。所述帧内预测装置(100)还可以包括区域确定单元(107)。

摘要： 本发明提供了一种用于通过使用亮度分量的预测单元的帧内预测模式来对色度分量的预测单元的帧内预测模式进行有效地编码和解码的方法和设备。对帧内预测模式进行编码的方法包括：根据亮度分量的预测单元的帧内预测模式是否与可应用于色度分量的预测单元的帧内预测模式候选组中的任意预定帧内预测模式相同，通过从帧内预测模式候选组排除与亮度分量的预测单元的帧预测模式相同的色度分量的预测单元的帧内预测模式，或者用另一帧内预测模式来代替与亮度分量的预测单元的帧内预测模式相同的色度分量的预测单元的帧内预测模式来重建色度分量的预测单元的帧内预测模式候选组，并且通过使用重建的帧内预测模式候选组对色度分量的预测单元的帧内预测模式进行编码。

摘要： 本发明提供了一种在视频译码中对当前块进行组合的帧间‑帧内预测的方法，其中，所述组合的帧间‑帧内预测用于提供预测块，可以微调用于获取所述预测块的帧内预测块和帧间预测块的权重。具体地，所述方法包括：确定与所述当前块相邻的相邻块的预测信息，其中，所述预测信息包括用于预测所述相邻块的预测模式；确定是否要使用基于矩阵的帧内预测(matrix‑based intra prediction，MIP)来预测所述当前块；将所述当前块预测为帧内预测块和帧间预测块的加权和，其中，所述帧间预测块和所述帧内预测块的权重根据所述相邻块的所述预测信息和所述确定是否要使用MIP来预测所述当前块进行确定。

摘要： 在编码装置或解码装置中，编码方法或解码方法将各种编码工具与帧内子分区模式相结合，在该帧内子分区模式下，编码单元被分割成多个子分区。至少一个实施方案特别旨在在一组多个变换中选择主要变换，用于对该帧内子块分区进行视频编码或解码。至少一个实施方案特别旨在使用与该帧内子分区模式结合的基于矩阵的帧内预测模式来进行帧内编码。至少一个实施方案特别旨在使用与该帧内子分区模式结合的多参考线帧内预测模式来进行帧内编码。

摘要： 本原理涉及用于帧内预测编码包括画面数据的编码单元的方法，所述帧内预测编码取决于预测树和变换树，其特征在于，该方法还包括：通过根据非方形分区类型在空间上分区编码单元来获得所述预测树；从所述编码单元确定所述变换树，使得其每个叶片被嵌入所获得的预测树的唯一单元中；和在信号中用信号通知所述变换树的叶片的尺寸和所述非方形分区类型。

摘要： 一种用于解码视频数据的示例设备包括：被配置为存储视频数据的存储器；以及在电路中实现的一个或多个处理器，其被配置为：使用角度帧内预测模式来生成视频数据的当前块的帧内预测块，该角度帧内预测模式是右上角度帧内预测模式或左下角度帧内预测模式；确定角度帧内预测模式的预测方向；对于当前块的帧内预测块的至少一个样本：计算该至少一个样本沿着预测方向的梯度项；以及将帧内预测块在帧内预测块的至少一个样本的位置处的经帧内预测样本的值与梯度项组合，以产生帧内预测块的至少一个样本的值；以及使用该帧内预测块来解码当前块。

摘要： 本公开提供了一种帧内预测编码方法，包括：获取第一目标块的纹理信息，根据纹理信息确定第一目标块的备选块划分方式；确定由第一目标块根据备选块划分方式划分得到的第二目标块的最佳预测模式；根据全部第二目标块在各自的最佳预测模式下所对应的编码比特数和失真度，确定出第一目标块的最优块划分模式。本公开还提供了一种帧内预测编码装置和计算机可读介质。