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基于块参考像素特征的快速帧内预测模式选择新算法

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电子与信息学报 2006年第10期28卷 1874-1878页

作者：蒋刚毅李世平叶锡恩郁梅宁波大学电路与系统研究所

帧内预测是H.264采用的一种编码新技术。与以前的编码标准相比,H.264编码性能有了很大的提高,但同时编码复杂度和计算量也明显增加。该文研究了提高H.264编码速度的途径,着重分析了帧内预测模式快速选择的问题。经过分析发现,4×4亮度... 详细信息

帧内预测是H.264采用的一种编码新技术。与以前的编码标准相比,H.264编码性能有了很大的提高,但同时编码复杂度和计算量也明显增加。该文研究了提高H.264编码速度的途径,着重分析了帧内预测模式快速选择的问题。经过分析发现,4×4亮度块的参考像素亮度值通常具有相似性,对应地,4×4亮度块的9种预测模式所得的预测结果也是相近的。根据4×4亮度块参考像素的这一特征,该文提出了一种基于4×4亮度块参考像素特征的快速帧内预测模式选择算法。实验结果说明了该文算法的有效性,与H.264编码器JM92相比,该算法的计算量减少了46%,而编码质量、PSNR和输出码率保持基本不变。

关键词： H.264标准帧内预测模式选择编码复杂度块参考像素特征

利用纹理和空间相关性的HEVC帧内预测模式选择

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中国图象图形学报 2014年第8期19卷 1119-1125页

作者：齐美彬朱广辉杨艳芳蒋建国合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009 教育部安全关键工业测控技术工程研究中心合肥230009 合肥工业大学电子科学与应用物理学院合肥230009

目的提出一种结合图像纹理方向和空间相关性的高效视频编码(HEVC)帧内模式选择快速算法,减少粗模式选择过程的候选模式数目,加快帧内模式选择速度。方法首先,使用Sobel算子获得当前预测单元(PU)的纹理方向,利用此纹理方向选取相应的角... 详细信息

目的提出一种结合图像纹理方向和空间相关性的高效视频编码(HEVC)帧内模式选择快速算法,减少粗模式选择过程的候选模式数目,加快帧内模式选择速度。方法首先,使用Sobel算子获得当前预测单元(PU)的纹理方向,利用此纹理方向选取相应的角度预测模式组成粗模式选择的候选模式列表;另外,利用图像的空间相关性,将相邻预测单元的最优帧内预测模式添加到候选模式列表中。结果本文算法将粗模式选择过程的候选模式数目从35种减少到不超过10种,比特率升高0.41%,峰值信噪比下降0.031 4 dB,编码时间缩短了34.9%。结论实验结果显示,在保持编码质量基本不变的情况下,此算法明显减少了粗模式选择过程的预测模式数量,提高了HEVC的编码效率。

关键词：高效视频编码(HEVC) 视频压缩编码帧内预测帧内预测模式选择 Sobel算子

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基于宏块预判的快速帧内预测模式选择算法

计算机系统应用 2018年第4期27卷 109-116页

作者：王林贠境孺西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048

针对H.264/AVC帧内预测模式选择部分计算复杂度问题,提出一种基于宏块预判的快速帧内预测模式选择组合算法.该算法采用低复杂度的三点梯度算子改进了边缘方向直方图帧内预测模式选择算法(Pan算法)中利用Sobel算子得到边缘方向矢量.首先... 详细信息

针对H.264/AVC帧内预测模式选择部分计算复杂度问题,提出一种基于宏块预判的快速帧内预测模式选择组合算法.该算法采用低复杂度的三点梯度算子改进了边缘方向直方图帧内预测模式选择算法(Pan算法)中利用Sobel算子得到边缘方向矢量.首先运用平均绝对误差(Mean Absolute Difference,MAD)值对编码宏块类型结合QP下的阈值进行预判;预判后的宏块采用改进的Pan算法进行模式筛选,最后确定最佳的预测模式.实验结果表明,在6个不同视频序列全I帧编码情况下,该算法与全搜索算法相比编码时间平均减少大约72.4%,与Pan算法相比编码时间减少28.6%,而码率仅分别增加4.21%、1.8%,峰值信噪比基本不变.

关键词：帧内预测模式选择 MAD值边缘方向直方图三点梯度算子

基于邻块预测的H.264快速帧内预测模式选择算法

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江南大学学报（自然科学版） 2010年第4期9卷 448-454页

作者：倪红霞范志浩杭州电子科技大学自动化学院杭州310018

针对Pan提出的快速帧内预测模式选择算法存在侯选模式不够精简,以及仅利用了块内部纹理信息进行侯选模式的预测等不足,提出了一种改进的基于邻块预测的H.264快速帧内预测模式选择算法。改进算法不仅采用块内部纹理信息预测,而且利用帧... 详细信息

针对Pan提出的快速帧内预测模式选择算法存在侯选模式不够精简,以及仅利用了块内部纹理信息进行侯选模式的预测等不足,提出了一种改进的基于邻块预测的H.264快速帧内预测模式选择算法。改进算法不仅采用块内部纹理信息预测,而且利用帧内相邻已编码块进行空域预测,以得到更加精简的侯选模式,从而减少参与选择的模式数量,提高了编码速度。实验结果表明,与Pan算法和JM全搜索算法相比,该算法在保持较好的编码图像质量的同时,可有效地提高编码速度。

关键词： H.264编码标准帧内预测帧内预测模式选择邻块预测

H.264帧内4×4块预测模式选择及其IP核设计

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微型机与应用 2010年第6期29卷 14-16,19页

作者：吴从中李本斋胡有刚合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009

提出了一种基于抽样的H.264帧内4×4块预测模式选择方法,设计了基于PLB总线的IP核,对预测点进行抽样选择,并对硬件资源的消耗进行了优化。将此方法在JM中与全搜索进行了比较,并将设计的软核在Xilinx Virtex-IIPRO开发板中进行了验证。... 详细信息

提出了一种基于抽样的H.264帧内4×4块预测模式选择方法,设计了基于PLB总线的IP核,对预测点进行抽样选择,并对硬件资源的消耗进行了优化。将此方法在JM中与全搜索进行了比较,并将设计的软核在Xilinx Virtex-IIPRO开发板中进行了验证。结果表明,该抽样算法在PSNR和编码比特数方面都能达到与全搜索相近的结果,而且软核在硬件资源的消耗上也有明显的减少,编码效率明显提高,能够适应实时编码。

关键词： H.264 帧内预测模式选择抽样 PLB 软核

基于梯度的H.265/HEVC帧内预测硬件加速算法研究

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计算机工程与科学 2019年第4期41卷 575-582页

作者：李文武孙书为郭阳国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

HEVC即H.265,是目前最新的视频编码标准。相比于前一代视频编码标准,H.265/HEVC虽然能够明显改善视频压缩效率,但是却带来了更高的计算复杂度,尤其是在帧内预测过程中。为了解决这个问题,提出一种基于梯度的帧内预测硬件加速算法来跳过... 详细信息

HEVC即H.265,是目前最新的视频编码标准。相比于前一代视频编码标准,H.265/HEVC虽然能够明显改善视频压缩效率,但是却带来了更高的计算复杂度,尤其是在帧内预测过程中。为了解决这个问题,提出一种基于梯度的帧内预测硬件加速算法来跳过一些帧内预测模式和划分深度的预测过程,从而达到减少计算的目的。利用图像梯度信息来粗略估计编码单元的纹理方向和纹理复杂度,其中纹理方向用来估计编码单元的最优帧内预测方向,纹理复杂度用来判断是否跳过当前划分深度的预测编码过程。实验表明,相比于H.265/HEVC测试模型HM16.18,本文提出的算法能够减少60.59%的编码时间,仅造成0.38dB的BD-PSNR减少和8.52%的BD-Rate增加。

关键词： H.265/HEVC 帧内预测梯度硬件加速编码块划分帧内预测模式选择

基于频率域系数的AVS3视频编码快速算法研究

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基于频率域系数的AVS3视频编码快速算法研究

作者：许城钢北京邮电大学

学位级别：硕士

AVS(Audio Video coding Standard)是我国制定的具有完全自主知识产权的第二代信源编码标准。为了满足我国视频产业界对视频编码效率日益增长的需求,目前,已经研发制定了三代视频编码标准。现最新的第三代AVS3视频编码标准已经完成两阶... 详细信息

AVS(Audio Video coding Standard)是我国制定的具有完全自主知识产权的第二代信源编码标准。为了满足我国视频产业界对视频编码效率日益增长的需求,目前,已经研发制定了三代视频编码标准。现最新的第三代AVS3视频编码标准已经完成两阶段的制定任务,相比上代标准,大幅提高了编码效率,但由于引入了大量新的编解工具与技术,其编码复杂度也成倍增加。对此,进行AVS3视频编码快速算法的研究意义重大。本文从频率域角度出发,对AVS3的编码单元(Coding Unit,CU)划分和帧内预测编码展开深入研究,主要工作如下:针对AVS3新增的多种CU划分方式导致编码复杂度剧增的问题,本文通过频率域DCT(Discrete Cosine Transform)系数与图像纹理的紧密联系,提出了基于DCT系数的CU划分快速算法。通过DCT系数计算得到图像块的复杂度和横竖纹理强度,并依此进行CU划分的指导,通过设置两个阈值,提前终止复杂度低的CU继续划分,跳过横向(竖向)纹理强度大的CU的垂直(水平)划分,从而可以减少计算CU编码代价需要遍历的数量,进而加快编码速度。最后对算法进行性能测试,并寻找最优的阈值。测试结果显示,在AVS3参考软件平台HPM 14.0的AI(ALL INTRA)配置下该算法最优有平均30.6%的编码时间节省,而亮度分量的平均编码损失仅有0.58%。针对AVS3帧内预测模式从33种新增至66种带来的帧内预测编码复杂度变大的问题,在AVS3原有的预测模式粗选(Rough Mode Decision,RMD)算法的基础上,本文通过计算图像块的纹理角度来大致定位最佳预测模式的方位,提出了帧内预测模式选择快速算法。通过频率域DCT系数和空间域梯度两个维度得到的横向纹理和竖向纹理的相对强度可以计算出图像的大致纹理角度,然后与角度预测模式进行6个区间的映射,代替RMD第一步中4倍角的初始候选模式集,并对后续流程需要遍历计算的模式数量相应缩减,从而减少编码复杂度。最后对两个算法进行性能测试并比较。测试结果显示,在参考软件平台HPM 14.0的AI配置下,频率域算法有平均29.5%的编码时间节省,亮度分量的平均编码损失为0.64%,空间域算法有平均31%的编码时间节省,亮度分量的平均编码损失为0.66%。两个算法在编码损失一定的情况下,均有较多的编码时间节省,且性能差距不大。

关键词： AVS3 CU划分帧内预测模式选择 DCT系数空间梯度快速算法

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基于ARC600的H.264解码器实现

基于ARC600的H.264解码器实现

作者：祝敏浙江大学

学位级别：硕士

21世纪的人类社会是信息化的社会,数字化后的信息,尤其是视频和音频信息具有数据海量性,给存储和传输造成了巨大困难。随着高清电视机顶盒、高端手机、PDA等通信设备的开发和普及,作为多媒体中最重要、最具表现力和最复杂的数字视频处理... 详细信息

21世纪的人类社会是信息化的社会,数字化后的信息,尤其是视频和音频信息具有数据海量性,给存储和传输造成了巨大困难。随着高清电视机顶盒、高端手机、PDA等通信设备的开发和普及,作为多媒体中最重要、最具表现力和最复杂的数字视频处理,在这类载体上开发实时视频编解码器已成为多媒体信息处理领域中的一个活跃课题。而数字视频内在的数据海量特性和高带宽特性限制了多媒体业务的扩展,必须对视频数据进行压缩。 H.264标准具有卓越的编码压缩效率,是当今工业界和学术界研究的热点之一。由于视频编码计算量巨大,使得在硬件资源相当有限、对功耗和成本等约束要求甚高的手持通信设备上实现基于H.264的应用变得非常困难。一般地,视频编解码器的实现需要借助于专用芯片或专业设备来完成。与软件编码相比,这种方案的优点是速度快,但灵活性小,扩展性差,升级困难,且开发周期长,费用昂贵。随着通用处理器和DSP性能的提高,推出弹性化的可配置处理器结合ASIC设计以实现更为经济灵活的编解码方案已逐渐成为业界发展的一个方向。本文给出了在双可配置式处理器ARC600上开发实现H.264解码器和部分编码器的一种方法。本文首先对JM9.3 H.264解码器的复杂度进行分析并对其预测(帧内预测、帧间预测)和图像滤波重构部分提出了基于通用处理器的优化方法,然后利用可配置式处理器ARCompact系列的特点讨论了基于其平台的仿真和设计软硬什的思想及其性能分析和比较。文中根据ARCompact处理器特性分别介绍了ARC600处理器架构及其指令,给出了ARC600的软件开发模式和解码器的实现。并详细给出了在可配置处理器ARC600上实现H.264解码的方案,包括从X86平台移植C代码到MetaWare IDE,利用ARC600的可配置特性找出最优的解码器组合参数,并针对所选的配置参数进行有针对性优化,实现基于ARC600平台的H.264实时解码器。最后将给出仿真的结果和讨论,并提出了一些改进解码性能的建议。

关键词：视频解码 H.264标准优化方法解码器芯片 ARC 帧内预测模式选择

DCT域分布式视频编码中的量化及子带编码算法研究

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DCT域分布式视频编码中的量化及子带编码算法研究

作者：肖冬琴华南理工大学

学位级别：硕士

传统视频编码标准的编码器普遍采用基于运动补偿和块变换的混合结构,编码器的复杂度往往是解码器复杂度的5-10倍,适合于一次编码、多次解码的视频应用场合,如视频广播和视频点播等。分布式视频编码是一种新的视频压缩编码框架。它... 详细信息

传统视频编码标准的编码器普遍采用基于运动补偿和块变换的混合结构,编码器的复杂度往往是解码器复杂度的5-10倍,适合于一次编码、多次解码的视频应用场合,如视频广播和视频点播等。分布式视频编码是一种新的视频压缩编码框架。它把运动估计/补偿这些耗时的模块从编码端移到解码端,并引入信道编码技术,因而系统同时具有编码简单、解码复杂、压缩效率较高和抗误码性能强的特点,对于资源有限——计算能力、存储容量和耗电量均受限的无线视频应用场合具有很好的适用性。本文对DCT域分布式视频编码中的量化模块和子带编码模块进行重点研究,并将与人眼视觉系统具有较好一致性的图像质量评判测度——结构相似度SSIM引入率失真优化用于传统视频编码标准H.264的帧内预测模式选择,主要工作和研究成果如下: 1.对DCT域分布式视频编码的量化模块进行重点研究,提出用各交流子带大系数的绝对值之和作为衡量该子带重要性的参数,并根据不同子带的重要性自适应的调整相应子带量化级数的量化算法（AQL）。算法在基本不增加编码复杂度的情况下,比采用固定量化矩阵量化的算法（FQL）性能提高多达0.5dB。 2.在Wyner-ziv编码框架中,交流子带系数广泛采用以零幅值为对称中心的对称均匀标量量化,这样,对于量化级数为4的情况,可能出现某些DCT子带有大量的系数被量化为零的情况,这时采用信道编码则编码效率可能不高。本文针对这种特殊情况,提出了联合Turbo码与定长编码进行子带编码的算法（TFLDVC）:如果相应子带量化值非零的系数个数小于阈值,则用定长编码进行编码,否则用Turbo码编码,而阈值是与图像帧质量相关的量。TFLDVC算法相比于只采用Turbo码进行编解码（TDVC）的算法一般能节省码流多达10%。 3.提出根据一帧图像不同区域的内容,将误差平方和（SSE）和结构相似度（SSIM）两者联合起来作为率失真优化的失真测度,并用于H.264的帧内预测模式选择。所提算法比H.264的开放源码JM16.2的帧内编码的SSIM值能提高多达0.015,能在码率相近时获得更好视觉质量的重建图像,而这种改进在中低码率时更明显。

关键词：视频编码自适应量化子带编码帧内预测模式选择率失真优化