HEVC帧内预测的快速模式选择算法研究

作     者：王丹阳 

作者单位：北京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：景晓军

授予年度：2016年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：HEVC 帧内模式选择 快速块划分 图像复杂度 率失真优化 SATD 

摘      要：HEVC(High Efficiency Video Coding)作为最新一代视频编码标准,具备更好的视频压缩性能、能够满足更多的应用场景。以其出色的编码效率和网络适应能力,应用领域十分广泛,为人们带来更加优越的视频体验。HEVC在仍然采用传统的混合编码框架的同时引入了许多新的编码技术,使得HEVC标准的编码效率相对于上一代的H.264/AVC提高了约50%。然而,这些技术在带来更好的视频编码性能的同时也带了复杂度大大提升的问题,这导致不适用于某些对实时性要求较高的应用。模式选择是整个帧内预测过程中的重要模块,也是帧内预测算法复杂度的主要来源。本文针对HEVC帧内预测编码过程,研究其模式选择模块的快速算法,主要工作如下:1、介绍了 HEVC标准作为最新一代视频编码标准的发展过程和视频编码的基本原理。阐述了 HEVC编码的整体流程和其中涉及的关键技术,其中对与帧内模式选择相关的块划分结构、帧内预测编码作详细的说明。分析了 HEVC帧内模式选择算法,得出导致其复杂度高的递归块划分和率失真优化过程。2、针对帧内模式选择的递归快划分方式,提出了一种基于快速块划分的帧内模式选择快速算法。算法主要基于对图像复杂度的分析,对复杂度高的编码块从一定划分深度开始向下遍历,而对复杂度低的编码块将提前终止继续向下划分。3、针对帧内模式选择率失真优化过程的复杂性,提出了一种基于SATD的帧内模式选择快速算法。算法保留了粗略模式选择和率失真优化选择过程并基于SATD再增加一次粗选,从而减少参与率失真代价计算的模式数目来降低编码时间。官方标准测试平台HM16.0中实现了本文提出的两种快速算法,实验结果证明了算法可以在较好的保持编码性能的基础上,分别节省了 16.30%和13.14%的编码时间。