本文選題：HEVC + 幀內(nèi)預(yù)測��； 參考：《中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)》2016年博士論文

【摘要】：隨著多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展,視頻通信在人們的日常交流方式中所占比重逐年增加,逐漸成為信息時代不可或缺的溝通利器。近幾年來,日益增長的視頻應(yīng)用需求促使視頻壓縮編碼技術(shù)不斷更新?lián)Q代。為應(yīng)對高清晰度、高幀率的視頻編碼格式,國際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO/IEC與ITU-T合作成立了JCT-VC,并發(fā)布了新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC。相比于上一代的H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn),同等條件下HEVC標(biāo)準(zhǔn)的編碼效率提高近一倍以上,同時提高了視頻數(shù)據(jù)的并行化處理能力。然而,對于HEVC標(biāo)準(zhǔn)來說,先進(jìn)編碼技術(shù)的首次應(yīng)用導(dǎo)致編碼器的計(jì)算復(fù)雜度急劇增加,嚴(yán)重阻礙了新標(biāo)準(zhǔn)的推廣與普及。因此,對于HEVC編碼器的優(yōu)化和相關(guān)快速算法的研究成為目前亟待解決的問題。本文針對上述問題,從HEVC編碼器的幀內(nèi)預(yù)測編碼和幀間預(yù)測編碼兩個關(guān)鍵技術(shù)入手,有針對性地對編碼器進(jìn)行算法優(yōu)化,以期提高視頻數(shù)據(jù)的并行化處理能力。數(shù)字視頻的HEVC編碼快速算法的主要研究工作如下:1.HEVC幀內(nèi)預(yù)測單元尺寸判定快速算法研究幀內(nèi)預(yù)測是利用單幅圖像內(nèi)鄰近像素之間的相關(guān)性,使用周圍已編碼的像素對當(dāng)前待編碼塊其進(jìn)行預(yù)測,從而消除原始視頻信號中的空間冗余的過程。由于編碼器需要對編碼單元(CU)進(jìn)行遞歸劃分,其幀內(nèi)預(yù)測模式的選擇過程十分復(fù)雜。為了降低幀內(nèi)預(yù)測編碼過程的復(fù)雜度,本文首先對視頻幀的每個CTU單元進(jìn)行預(yù)先處理,即通過建立CTU的顯著性圖像以減少其紋理復(fù)雜度;再利用圖像的信息熵作為當(dāng)前CTU顯著性圖像中PU分割處理判據(jù),獲取最佳PU尺寸;最后將顯著性圖像的分割結(jié)果應(yīng)用在原有CTU單元中,得到最終的分割結(jié)果,實(shí)現(xiàn)HEVC幀內(nèi)預(yù)測單元尺寸判定算法研究。2.基于運(yùn)動特征的HEVC快速幀間預(yù)測算法研究幀間預(yù)測是利用視頻中鄰近幀之間的時間相關(guān)性,使用已編碼的參考幀中像素塊,通過運(yùn)動估計(jì)和運(yùn)動補(bǔ)償技術(shù)來預(yù)測當(dāng)前幀中像素塊的過程。為提高幀間預(yù)測編碼速度,首先利用HEVC相鄰幀之間的差異,提出了基于幀差離散度的編碼單元深度選擇算法,通過基于非零值率檢測的LCU層決策和基于幀差離散度的非LCU層決策,將CTU中包含的各個CU的深度進(jìn)行合理分配;其次,利用幀間預(yù)測模式與區(qū)域運(yùn)動特征的關(guān)系,提出了基于區(qū)域運(yùn)動特征的幀間預(yù)測模式判定算法,依據(jù)之前已獲得的最佳深度d下CU的區(qū)域運(yùn)動特征RMFd,將待編碼塊劃分為3類運(yùn)動區(qū)域,縮小了該CU的候選幀間預(yù)測模式遍歷的范圍,減少了不必要的幀間預(yù)測模式的遍歷過程,達(dá)到降低HEVC編碼器計(jì)算復(fù)雜度的目的。為驗(yàn)證算法性能,本文搭建了基于HEVC幀內(nèi)預(yù)測單元尺寸判定快速算法與基于運(yùn)動特征的HEVC快速幀間預(yù)測算法的實(shí)驗(yàn)平臺,通過對本文提出的算法與HEVC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比測試,并將前人提出快速算法與本文算法的編碼性能進(jìn)行對比,得出:本文在保證編碼質(zhì)量的前提下,提出了面向HEVC標(biāo)準(zhǔn)的幀內(nèi)預(yù)測與幀間預(yù)測優(yōu)化算法,提高了HEVC編碼器的效率,極大節(jié)省了編碼時間,有效降低了HEVC編碼的計(jì)算復(fù)雜度。實(shí)現(xiàn)了數(shù)字視頻的HEVC編碼快速算法的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的幀內(nèi)快速算法可在損失0.62%碼率的前提下減少了37.9%的編碼時間;幀間快速算法可在低延時和隨機(jī)接入兩種編碼結(jié)構(gòu)下,分別節(jié)省了51.6%和48.5%的編碼時間,而僅損失了0.89%和0.83%的碼率。理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果均驗(yàn)證了本文算法的有效性與實(shí)用性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN919.81

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本文編號：1751838