面向屏幕内容的帧内编码优化算法研究

作     者：彭玮 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：喻莉

授予年度：2022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：屏幕内容编码 帧内预测编码 HEVC VVC 双树结构 

摘      要：近年来,包含电脑生成的图形、文本和动画的屏幕内容(Screen Content,SC)越来越受到人们的欢迎,如屏幕共享类型视频。其中,屏幕内容编码在屏幕共享方面发挥着极其重要的作用。然而,屏幕内容编码仅仅沿用了普通编码器的帧内预测框架,屏幕内容的帧内预测编码仍存在提升空间。因此,本文分别针对屏幕内容的帧内划分树结构和帧内预测模式对帧内的编码算法进行优化。一方面,针对帧内预测的双树划分结构进行优化。本文利用已有的编码树单元(Coding Tree Unit,CTU)的编码信息以及空间相关性信息,提出了基于空间相邻的CTU划分树的类型和Hash块匹配率的自适应划分树决策算法,实现了基于该算法的帧内块划分结构。在多功能视频编码的软件参考平台VTM5.0上验证了基于本文算法的帧内块划分结构,实验结果表明,本文算法能够实现1.025%的Bjontegaard净增比特率(Bjontegaard Delta Bit Rate,BDBR)性能增益。另一方面,针对帧内预测模式进行优化。本文通过分析屏幕视频的预测模式分布,提出了一种线性回归帧内预测模式。它将平面模式和DC模式结合为一种模式,并通过优化最可能模式构建方式,实现了其命中率的提升。在高效视频编码的屏幕内容编码参考软件平台HM16.20+SCM8.8上,实现验证了基于该算法的帧内预测。实验结果表明,本文算法能实现0.57%的BDBR性能增益。最后,对上述基于自适应划分树决策算法的帧内块划分结构和基于线性回归模式的帧内预测进行联合测试。从实验结果可知,本文提出的两个算法能在编解码时间保持一致的情况下,有效地降低屏幕内容的码率。