本文關(guān)鍵詞：面向新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC的低復(fù)雜度編碼技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： HEVC 幀內(nèi)預(yù)測(cè) 幀間預(yù)測(cè) CU/PU快速劃分 模式快速?zèng)Q策

【摘要】：視頻信息逐漸成為人們?nèi)粘Ｖ薪邮招畔�、溝通交流的主要方法。視頻信息的數(shù)據(jù)量十分龐大,為了降低傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間消耗、實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)傳輸,能夠有效壓縮視頻信號(hào)的視頻編碼技術(shù)蓬勃發(fā)展起來。但在21世紀(jì)前十年內(nèi)被廣泛使用的H.264/AVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)已逐漸無法滿足對(duì)新一代高清、超高清視頻的壓縮要求,為此新一代視頻編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.265/HEVC應(yīng)運(yùn)而生,相較于H.264標(biāo)準(zhǔn),HEVC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)視頻的壓縮效率提高了近一倍。但因?yàn)镠EVC標(biāo)準(zhǔn)中引進(jìn)了諸多先進(jìn)技術(shù),導(dǎo)致其存在計(jì)算復(fù)雜度過高,編碼耗時(shí)過長(zhǎng)這一缺陷。本文中針對(duì)HEVC標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼提出兩種優(yōu)化算法,針對(duì)幀間預(yù)測(cè)編碼提出一種優(yōu)化算法,從而降低HEVC標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算復(fù)雜度,提高編碼速度,為其能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)編碼、解碼打下基礎(chǔ)。本文的主要內(nèi)容如下:首先,提出了一種HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼單元(Coding Unit,CU)快速劃分算法。本文利用交流系數(shù)能量衡量最大編碼單元的紋理復(fù)雜度,排除可能性較低的CU劃分方式,此外還利用編碼深度在空間上的相關(guān)性,進(jìn)一步縮減編碼深度的范圍,實(shí)現(xiàn)了可能性較小的CU劃分方式的跳過與編碼深度的提前終止。該算法相較于HEVC參考代碼HM-13.0,平均能夠節(jié)省23.40%的編碼時(shí)間,同時(shí)對(duì)編碼效率幾乎不產(chǎn)生影響(BDBR平均增加0.42%,BDPSNR平均降低0.02dB)。然后,提出了一種HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式快速?zèng)Q策算法。本文利用相鄰編碼樹形層中預(yù)測(cè)單元(Prediction Unit,PU)預(yù)測(cè)模式相關(guān)性以及PU預(yù)測(cè)模式時(shí)域相關(guān)性,為當(dāng)前PU提供一個(gè)預(yù)測(cè)模式范圍,構(gòu)造一個(gè)初始候選模式列表,減少需進(jìn)行粗略模式?jīng)Q策的模式個(gè)數(shù),此外還通過對(duì)預(yù)測(cè)模式的Hadamard變換代價(jià)值進(jìn)行比較分析,進(jìn)一步去除部分預(yù)測(cè)模式,減少需要進(jìn)入殘差四叉樹過程的模式個(gè)數(shù)。該算法相較于HM-13.0,平均能夠節(jié)省38.98%的編碼時(shí)間,同時(shí)對(duì)編碼效率幾乎不產(chǎn)生影響(BDBR平均增加1.51%,BDPSNR平均降低0.09dB)。此外,將HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼單元快速劃分算法與HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式快速?zèng)Q策算法進(jìn)行結(jié)合,構(gòu)成HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)快速算法,平均節(jié)省57.79%的編碼時(shí)間,同時(shí)對(duì)編碼效率幾乎不產(chǎn)生影響(BDBR平均增加1.81%,BDPSNR平均降低0.10dB)。最后,提出了一種HEVC幀間預(yù)測(cè)PU快速劃分算法。本文利用PU劃分模式在時(shí)域上的相關(guān)性,減少當(dāng)前CU中需要進(jìn)行率失真代價(jià)值計(jì)算的PU劃分模式個(gè)數(shù),尤其當(dāng)前一幀對(duì)應(yīng)CU的劃分模式為2N×2N時(shí),對(duì)當(dāng)前CU的PU劃分模式進(jìn)行更為細(xì)致的預(yù)測(cè),綜合考慮編碼視頻圖像的分辨率、當(dāng)前CU的運(yùn)動(dòng)矢量以及編碼深度,采取不同的處理方式,以此實(shí)現(xiàn)避免對(duì)大量可能性較小的PU劃分模式進(jìn)行率失真代價(jià)值計(jì)算。該算法相較于HM-13.0,采用Lowdelay配置文件時(shí),平均能夠節(jié)省45.55%的編碼時(shí)間,同時(shí)對(duì)編碼效率幾乎不產(chǎn)生影響(BDBR平均增加1.89%,BDPSNR平均降低0.06dB);采用Randomaccess配置文件時(shí),平均能夠節(jié)省43.80%的編碼時(shí)間,同時(shí)對(duì)編碼效率幾乎不產(chǎn)生影響(BDBR平均增加1.51%,BDPSNR平均降低0.05dB)。
【關(guān)鍵詞】：HEVC 幀內(nèi)預(yù)測(cè) 幀間預(yù)測(cè) CU/PU快速劃分 模式快速?zèng)Q策
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN919.81
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程11-12
• 1.3 課題研究目的和意義12
• 1.4 課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4.1 HEVC標(biāo)準(zhǔn)幀內(nèi)預(yù)測(cè)優(yōu)化算法研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4.2 HEVC標(biāo)準(zhǔn)幀間預(yù)測(cè)優(yōu)化算法研究現(xiàn)狀14
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容及組織結(jié)構(gòu)14-16
• 第2章 HEVC標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)概述16-29
• 2.1 HEVC標(biāo)準(zhǔn)編碼框架16-17
• 2.2 HEVC標(biāo)準(zhǔn)編碼結(jié)構(gòu)17-22
• 2.2.1 圖像組GOP17-18
• 2.2.2 Slice與Tile18
• 2.2.3 編碼單元CU18-20
• 2.2.4 預(yù)測(cè)單元PU20-21
• 2.2.5 變換單元TU21-22
• 2.3 HEVC標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)22-26
• 2.3.1 幀內(nèi)預(yù)測(cè)22-24
• 2.3.2 幀間預(yù)測(cè)24-26
• 2.4 編碼質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第3章 HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)CU快速劃分算法29-41
• 3.1 HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)CU劃分過程29-30
• 3.2 HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)CU快速劃分算法30-37
• 3.2.1 最大編碼單元LCU的交流能量30-31
• 3.2.2 紋理復(fù)雜度閾值的選取與更新31-33
• 3.2.3 CU劃分方式的跳過與編碼深度的提前終止33-36
• 3.2.4 算法具體流程36-37
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析37-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式快速?zèng)Q策算法41-54
• 4.1 HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式?jīng)Q策過程41-42
• 4.2 HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式快速?zèng)Q策算法42-49
• 4.2.1 樹形編碼層中PU預(yù)測(cè)模式相關(guān)性42-45
• 4.2.2 構(gòu)造幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式?jīng)Q策初始候選列表45-47
• 4.2.3 候選模式列表優(yōu)化47
• 4.2.4 算法具體流程47-49
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析49-51
• 4.4 幀內(nèi)預(yù)測(cè)優(yōu)化算法結(jié)合51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-54
• 第5章 HEVC幀間預(yù)測(cè)PU快速劃分算法54-71
• 5.1 HEVC幀間預(yù)測(cè)PU劃分過程54-55
• 5.2 HEVC幀間預(yù)測(cè)PU快速劃分算法55-67
• 5.2.1 PU劃分模式時(shí)域相關(guān)性55-59
• 5.2.2 PU快速劃分方法59-65
• 5.2.3 算法具體流程65-67
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析67-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果76-78
• 致謝78

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本文編號(hào)：645710