發(fā)布時(shí)間：2017-05-13 14:09

  本文關(guān)鍵詞：基于四叉樹結(jié)構(gòu)的HEVC快速幀內(nèi)算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來新一代高效視頻編碼(HEVC)的快速算法受到越來越多的關(guān)注。為了獲得更高的編碼效率,HEVC在幀內(nèi)和幀間編碼時(shí)采用了多種新技術(shù),如新的編碼模式,靈活的編碼結(jié)構(gòu)等。這些技術(shù)的運(yùn)用使HEVC獲得比與之前的H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)更高壓縮率,但也大大增加了它的編碼運(yùn)算量,影響編碼的速率,給推廣應(yīng)用帶來了巨大的挑戰(zhàn)。因而HEVC的快速算法具有重要的應(yīng)用價(jià)值,并且引起人們的關(guān)注。通�？焖偎惴ㄐ枰诰幋a質(zhì)量和編碼效率損失有限的前提下提高編碼速率,主要包括幀內(nèi)快速算法和幀間快速算法。本文針對(duì)以上問題,研究了基于HEVC的幀內(nèi)快速算法。主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)研究了HEVC幀內(nèi)編碼的編碼單元(CU)劃分,提出了基于CU紋理特征和深度關(guān)系的提前終止算法。HEVC的編碼單元的劃分采用了靈活的四叉樹結(jié)構(gòu),在劃分過程中需要對(duì)深度為0到深度為3的編碼單元自上而下計(jì)算其率失真代價(jià),從而決定編碼單元的最終劃分結(jié)構(gòu),大大增加計(jì)算復(fù)雜度。針對(duì)該問題,本文從兩個(gè)方面研究了通過提前終止編碼單元的劃分減少編碼復(fù)雜度的方法。一種是設(shè)定參數(shù)表征編碼單元的紋理特征,設(shè)定閾值實(shí)現(xiàn)編碼單元的提前終止劃分;另一種是基于當(dāng)前編碼單元的深度與周圍編碼單元的深度的關(guān)系分析,實(shí)現(xiàn)編碼單元?jiǎng)澐值奶崆敖K止。(2)研究了幀內(nèi)預(yù)測單元(PU)的快速模式?jīng)Q策。在HEVC幀內(nèi)編碼的PU模式選擇過程中,需先對(duì)35種幀內(nèi)預(yù)測模式進(jìn)行哈達(dá)瑪運(yùn)算,粗選擇出候選模式集,再根據(jù)相鄰的編碼單元得到最可能模式(MPM)加入到候選模式,最后對(duì)候選模式計(jì)算率失真代價(jià)值,選出率失真代價(jià)值最小的為最佳幀內(nèi)預(yù)測模式。針對(duì)高復(fù)雜度的模式選擇過程,本文提出減少粗選擇的預(yù)測模式個(gè)數(shù)來減少計(jì)算復(fù)雜度,在jiang的基于像素梯度的快速模式選擇算法基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),通過統(tǒng)計(jì)每個(gè)2×2子塊的邊緣方向得到當(dāng)前預(yù)測單元的邊緣方向,從而減少候選模式個(gè)數(shù)。(3)基于以上研究,本文進(jìn)一步分析了幀內(nèi)編碼中編碼單元的劃分過程和模式選擇過程的關(guān)系,綜合了編碼單元的劃分過程和預(yù)測單元的模式選擇過程的研究,提出融合快速PU模式與CU深度關(guān)系或基于CU紋理特征的兩種HEVC的幀內(nèi)編碼快速算法。論文給出了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的快速算法在對(duì)編碼質(zhì)量影響較小的前提下,可有效提高幀內(nèi)編碼的速率,從而驗(yàn)證了上述工作的正確性。最后本文總結(jié)了全文的工作,并展望了本課題的進(jìn)一步工作方向。
【關(guān)鍵詞】：HEVC 幀內(nèi)編碼 快速算法 CU劃分 模式選擇
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN919.81
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 專用術(shù)語注釋表9-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景與意義10-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的主要工作與結(jié)構(gòu)安排14-17
• 第二章 HEVC編碼的關(guān)鍵技術(shù)17-32
• 2.1 概述17
• 2.2 HEVC標(biāo)準(zhǔn)簡介17
• 2.3 HEVC的編碼框架17-19
• 2.4 HEVC的圖像分塊關(guān)鍵技術(shù)分析19-23
• 2.4.1 編碼樹單元（CTU）、編碼單元（CU）、預(yù)測單元（PU）、變換單元（TU）19-22
• 2.4.2 CU、PU、TU的關(guān)系22
• 2.4.3 圖像分塊復(fù)雜度分析22-23
• 2.5 HEVC的幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)分析23-25
• 2.5.1 方向幀內(nèi)預(yù)測23-24
• 2.5.2 平面預(yù)測模式24-25
• 2.6 HEVC編碼性能分析25-26
• 2.7 復(fù)雜度不同的配置方案26-28
• 2.8 JCT-VC經(jīng)典提案分析28-31
• 2.9 本文研究的問題和思路31
• 2.10本章小結(jié)31-32
• 第三章 CU劃分的提前終止研究32-47
• 3.1 概述32
• 3.2 HEVC中LCU編碼深度選擇過程32-33
• 3.3 代價(jià)函數(shù)33-36
• 3.4 基于CU紋理特性的提前終止劃分研究36-43
• 3.4.1 CU紋理特征表示和SD統(tǒng)計(jì)直方圖36-39
• 3.4.2 閾值對(duì)編碼后圖像質(zhì)量、碼率和編碼時(shí)間的影響39-41
• 3.4.3 基于紋理特征的提前終止方法描述與流程圖41-43
• 3.5 基于CU深度關(guān)系的提前終止研究43-46
• 3.5.1 CU深度表示43-45
• 3.5.2 基于深度關(guān)聯(lián)的提前終止方法描述與流程圖45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第四章 PU幀內(nèi)模式選擇的研究47-57
• 4.1 概述47
• 4.2 HEVC中PU預(yù)測模式選擇47-49
• 4.3 經(jīng)典PU梯度jiang算法介紹49-51
• 4.3.1 Sobel算子49-51
• 4.3.2 梯度邊緣直方圖51
• 4.4 基于PU模式快速選擇的研究51-55
• 4.4.1 邊界方向和邊界強(qiáng)度52-53
• 4.4.2 統(tǒng)計(jì)直方圖53-54
• 4.4.3 PU模式快速選擇流程圖54-55
• 4.5 PU模式選擇的方法性能總結(jié)55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 第五章 HEVC幀內(nèi)編碼快速算法57-61
• 5.1 概述57
• 5.2 HEVC幀內(nèi)預(yù)測快速算法的總體框圖57-58
• 5.3 基于CU深度關(guān)系的PU模式快速選擇算法58-59
• 5.3.1 算法流程圖58-59
• 5.3.2 算法描述59
• 5.4 基于CU紋理特性的PU模式快速選擇算法59-60
• 5.4.1 算法流程圖59-60
• 5.4.2 算法描述60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析61-78
• 6.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及快速算法效果評(píng)估61-63
• 6.1.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及官方測試序列61-62
• 6.1.2 快速算法效果評(píng)估62-63
• 6.2 基于紋理特征的CU劃分早終止實(shí)驗(yàn)分析63-67
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)63
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比63-66
• 6.2.3 實(shí)驗(yàn)分析66-67
• 6.3 PU模式快速?zèng)Q策方法實(shí)驗(yàn)分析67-70
• 6.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)67
• 6.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比67-70
• 6.3.3 實(shí)驗(yàn)分析70
• 6.4 基于CU紋理特征的PU模式快速選擇算法70-73
• 6.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)70-71
• 6.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比71-73
• 6.4.3 實(shí)驗(yàn)分析73
• 6.5 基于CU深度關(guān)系的PU模式快速選擇算法73-76
• 6.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)73-74
• 6.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比74-76
• 6.5.3 實(shí)驗(yàn)分析76
• 6.6 本章小結(jié)76-78
• 第七章 總結(jié)與展望78-80
• 7.1 總結(jié)78-79
• 7.2 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 附錄1攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文84-85
• 附錄2攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)的專利85-86
• 致謝86

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