本文關鍵詞：基于四叉樹結構的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注。為了獲得更高的編碼效率,HEVC在幀內(nèi)和幀間編碼時采用了多種新技術,如新的編碼模式,靈活的編碼結構等。這些技術的運用使HEVC獲得比與之前的H.264視頻編碼標準更高壓縮率,但也大大增加了它的編碼運算量,影響編碼的速率,給推廣應用帶來了巨大的挑戰(zhàn)。因而HEVC的快速算法具有重要的應用價值,并且引起人們的關注。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構,在劃分過程中需要對深度為0到深度為3的編碼單元自上而下計算其率失真代價,從而決定編碼單元的最終劃分結構,大大增加計算復雜度。針對該問題,本文從兩個方面研究了通過提前終止編碼單元的劃分減少編碼復雜度的方法。一種是設定參數(shù)表征編碼單元的紋理特征,設定閾值實現(xiàn)編碼單元的提前終止劃分;另一種是基于當前編碼單元的深度與周圍編碼單元的深度的關系分析,實現(xiàn)編碼單元劃分的提前終止。(2)研究了幀內(nèi)預測單元(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35種幀內(nèi)預測模式進行哈達瑪運算,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,最后對候選模式計算率失真代價值,選出率失真代價值最小的為最佳幀內(nèi)預測模式。針對高復雜度的模式選擇過程,本文提出減少粗選擇的預測模式個數(shù)來減少計算復雜度,在jiang的基于像素梯度的快速模式選擇算法基礎上進行了改進,通過統(tǒng)計每個2×2子塊的邊緣方向得到當前預測單元的邊緣方向,從而減少候選模式個數(shù)。(3)基于以上研究,本文進一步分析了幀內(nèi)編碼中編碼單元的劃分過程和模式選擇過程的關系,綜合了編碼單元的劃分過程和預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。論文給出了詳細的實驗方法和結果分析,實驗結果表明,本文提出的快速算法在對編碼質(zhì)量影響較小的前提下,可有效提高幀內(nèi)編碼的速率,從而驗證了上述工作的正確性。最后本文總結了全文的工作,并展望了本課題的進一步工作方向。
【關鍵詞】：HEVC 幀內(nèi)編碼 快速算法 CU劃分 模式選擇
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.81
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 專用術語注釋表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構安排14-17
• 第二章 HEVC編碼的關鍵技術17-32
• 2.1 概述17
• 2.2 HEVC標準簡介17
• 2.3 HEVC的編碼框架17-19
• 2.4 HEVC的圖像分塊關鍵技術分析19-23
• 2.4.1 編碼樹單元（CTU）、編碼單元（CU）、預測單元（PU）、變換單元（TU）19-22
• 2.4.2 CU、PU、TU的關系22
• 2.4.3 圖像分塊復雜度分析22-23
• 2.5 HEVC的幀內(nèi)預測技術分析23-25
• 2.5.1 方向幀內(nèi)預測23-24
• 2.5.2 平面預測模式24-25
• 2.6 HEVC編碼性能分析25-26
• 2.7 復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)計直方圖36-39
• 3.4.2 閾值對編碼后圖像質(zhì)量、碼率和編碼時間的影響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 基于深度關聯(lián)的提前終止方法描述與流程圖45-46
• 3.6 本章小結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 邊界方向和邊界強度52-53
• 4.4.2 統(tǒng)計直方圖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55
• 4.6 本章小結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)預測快速算法的總體框圖57-58
• 5.3 基于CU深度關系的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60-61
• 第六章 實驗結果與分析61-78
• 6.1 實驗平臺及快速算法效果評估61-63
• 6.1.1 實驗平臺及官方測試序列61-62
• 6.1.2 快速算法效果評估62-63
• 6.2 基于紋理特征的CU劃分早終止實驗分析63-67
• 6.2.1 實驗設計63
• 6.2.2 實驗結果對比63-66
• 6.2.3 實驗分析66-67
• 6.3 PU模式快速決策方法實驗分析67-70
• 6.3.1 實驗設計67
• 6.3.2 實驗結果對比67-70
• 6.3.3 實驗分析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 實驗設計70-71
• 6.4.2 實驗結果對比71-73
• 6.4.3 實驗分析73
• 6.5 基于CU深度關系的PU模式快速選擇算法73-76
• 6.5.1 實驗設計73-74
• 6.5.2 實驗結果對比74-76
• 6.5.3 實驗分析76
• 6.6 本章小結76-78
• 第七章 總結與展望78-80
• 7.1 總結78-79
• 7.2 展望79-80
• 參考文獻80-84
• 附錄1攻讀碩士學位期間撰寫的論文84-85
• 附錄2攻讀碩士學位期間申請的專利85-86
• 致謝86

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

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本文編號：362753