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面向监控视频内容自适应的通用视频编码量化参数级联

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西安交通大学学报 2023年第12期57卷 30-40页

作者：公衍超张森森何书婷李宝贵刘颖林庆帆西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121 陕西省法庭科学电子信息实验研究中心西安710121 陕西省无线通信与信息处理技术国际联合研究中心西安710121 新加坡XsecPro公司新加坡787820

最新通用视频编码(VVC)标准测试模型VTM推荐的JCTVC-X0038量化参数级联方法未考虑监控视频的内容特性,编码效率低。针对这一问题,提出了一种有效考虑监控视频空时域内容特性的VVC量化参数级联方法(SCA-QPC)。基于VVC混合编码框架原理,... 详细信息

最新通用视频编码(VVC)标准测试模型VTM推荐的JCTVC-X0038量化参数级联方法未考虑监控视频的内容特性,编码效率低。针对这一问题,提出了一种有效考虑监控视频空时域内容特性的VVC量化参数级联方法(SCA-QPC)。基于VVC混合编码框架原理,理论分析得出时间层及监控视频的空时域内容特性是影响量化参数(QP)选择的关键因素,设计编码实验对理论分析结果进行验证;采用梯度和背景帧差分别评测监控视频的空域和时域特性,将梯度和背景帧差作为反向传播神经网络的输入,构建预测低时延结构时间层对应最优QP的模型;提出适用于VVC标准有效提高监控视频编码效率的量化参数级联方法。与当前最先进的JCTVC-X0038量化参数级联方法相比,对于所有测试序列,SCA-QPC对应的平均BD-rate为-4.26%。研究对于VVC编码框架中量化参数级联和码率控制模块的优化具有指导意义。

关键词：视频编码通用视频编码量化参数级联监控视频视频内容特性

基于H.266/通用视频编码的帧内双模式的视频水印算法

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计算机应用 2021年第2期41卷 456-460页

作者：罗志伟刘持标三明学院信息工程学院福建三明365004 福建省农业物联网应用重点实验室(三明学院信息工程学院) 福建三明365004

针对现有水印算法对编码器造成较大的率失真损失的问题,结合通用视频编码(VVC)标准,提出了一种基于帧内预测模式奇偶性的视频水印算法。首先,进行第一轮粗选来计算35种偶数角度模式,并从中选出6个模式;其次,在进行第二轮粗选时,根据二... 详细信息

针对现有水印算法对编码器造成较大的率失真损失的问题,结合通用视频编码(VVC)标准,提出了一种基于帧内预测模式奇偶性的视频水印算法。首先,进行第一轮粗选来计算35种偶数角度模式,并从中选出6个模式;其次,在进行第二轮粗选时,根据二值水印状态来决定是否计算第二轮粗选的奇数模式;接着,在进行矩阵加权帧内预测(MIP)和最可能模式(MPM)候选列表时,根据二值水印状态决定计算奇数模式或偶数模式;最后,选择具有最小率失真代价的模式作为最优模式以完成水印的嵌入,然后由解码端根据收到的4×4块的预测模式的奇偶性提取出水印。对9个视频序列嵌入水印,与原始编码器的算法相比,所提算法的峰值信噪比(PSNR)平均下降了0.0054 dB,码率平均上升了0.07%,每帧可嵌入的水印容量平均为625 b;与同样将水印嵌入预测模式的奇偶性的算法相比,所提算法的PSNR平均下降了0.005 dB,码率平均上升了0.06%,可嵌入的水印总容量平均为3183 b,而对比算法的PSNR平均下降了0.035 dB,码率平均上升了1.12%,可嵌入的水印总容量平均为10309 b。实验结果表明所提算法损失的率失真性能小于对比算法。

关键词：通用视频编码角度预测矩阵加权帧内预测模式奇偶性视频水印

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低复杂度通用视频编码方法研究

低复杂度通用视频编码方法研究

作者：秦赫南京信息工程大学

学位级别：硕士

通用视频编码（Versatile Video Coding,VVC）作为新一代视频编码标准研究的项目,它与上一代压缩编码标准相比,压缩性能提高了约30%。然而,通用视频编码的高压缩效率是以巨大的计算复杂度为代价的,巨大的计算复杂度阻碍了VVC的广泛应用... 详细信息

通用视频编码（Versatile Video Coding,VVC）作为新一代视频编码标准研究的项目,它与上一代压缩编码标准相比,压缩性能提高了约30%。然而,通用视频编码的高压缩效率是以巨大的计算复杂度为代价的,巨大的计算复杂度阻碍了VVC的广泛应用。传统的视频编码计算复杂度优化方法主要利用时空相关性,优化单一方面的计算复杂度,本文通过分析视频内容的特征和编码参数选择之间的关系,进一步优化通用视频编码的计算复杂度。（1）为了降低通用视频编码的复杂度,解决视频编码中的复杂度优化问题,本文研究利用视频内容特征充分挖掘和消除冗余,提出了一种基于视频内容分析的运动估计优化算法,主要分为自适应搜索范围算法和快速参考帧方向决策算法。自适应搜索范围算法准确地建立视频内容与搜索范围之间的关系,利用视频内容特性自适应调整搜索范围,最终降低编码复杂度;快速参考帧方向决策算法基于高度空间相关性和相似纹理特征,减少冗余的参考帧方向遍历,以降低编码过程复杂度。实验结果表明,该算法极大地优化了编码复杂度,让VVC在更多领域方面得到应用。（2）针对通用视频编码中高级视频编码技术造成编码器计算复杂度的上升的问题,本文通过分析仿射运动估计的编码复杂度,提出通用视频编码中快速仿射运动估计算法,利用编码块之间预测模式相关性,跳过冗余的仿射运动估计过程,实现编码模式的快速决策。实验结果表明,本文算法可以在编码失真损失忽略不计的情况下,实现时间复杂度的节省,提高通用视频编码的编码效率。

关键词：通用视频编码运动矢量搜索范围参考帧仿射运动估计

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应用压缩域JND模型的VVC感知无损编码

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第9期52卷 38-44页

作者：公衍超朱家宝杨楷芳刘颖西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710121 陕西师范大学计算机科学学院陕西西安710119

针对新一代通用视频编码(versatile video coding,VVC)标准感知无损编码效率低的问题,提出了一种应用压缩域恰可感知差值(just noticeable difference,JND)模型的感知无损编码方法.首先基于ITU—RBT 500—13标准设计图像主观观测实验,... 详细信息

针对新一代通用视频编码(versatile video coding,VVC)标准感知无损编码效率低的问题,提出了一种应用压缩域恰可感知差值(just noticeable difference,JND)模型的感知无损编码方法.首先基于ITU—RBT 500—13标准设计图像主观观测实验,获取考虑人类个体差异性及时间影响的VVC压缩图像感知质量数据;然后对数据进行筛选及正态性检验,并分析获得影响图像感知质量的可解释性特征;最终将特征模型量化并作为反向传播神经网络的输入,构建有效反映量化参数与JND关系的压缩域JND模型,并提出显著提升图像编码效率的VVC感知无损编码方法.与VVC标准测试模型方法相比,提出的方法在获得同等感知质量重建图像前提下最高节省93.28%码率.

关键词：视频编码通用视频编码感知无损编码恰可感知差值压缩域

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色度域亮度域信息融合的监控视频重压缩取证

哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 46-55页

作者：公衍超王子琳杨楷芳刘颖林庆帆王富平西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121 西安邮电大学、陕西省法庭科学电子信息实验研究中心西安710121 西安邮电大学、陕西省无线通信与信息处理技术国际联合研究中心西安710121 陕西师范大学计算机科学学院西安710119 新加坡XsecPro公司新加坡787820

为解决当前视频重压缩取证方法没有考虑色度域信息、取证准确度低的问题,提出一种面向最新多用途视频编码(versatile video coding,VVC)标准色度域亮度域信息融合的监控视频重压缩取证方法(CLF-SVRF)。基于VVC标准的编码原理,从监控视... 详细信息

为解决当前视频重压缩取证方法没有考虑色度域信息、取证准确度低的问题,提出一种面向最新多用途视频编码(versatile video coding,VVC)标准色度域亮度域信息融合的监控视频重压缩取证方法(CLF-SVRF)。基于VVC标准的编码原理,从监控视频的色度域和亮度域维度分析并确定VVC视频码流中与压缩次数密切相关的基础码流特征;基础码流特征包括色度域和亮度域编码单元(coding unit,CU)的划分类型及预测模式;结合拉格朗日率失真优化技术分析随着压缩次数的增加,色度域亮度域CU划分类型和预测模式的变化;进一步确定色度域亮度域CU划分类型和预测模式可以作为检测视频压缩次数的基础码流特征;接着考虑视频监控应用对重压缩取证方法低复杂度的需求,基于色度域亮度域CU划分类型和预测模式构建低复杂度高级码流特征;将高级码流特征输入支持向量机完成监控视频的重压缩取证。实验结果表明,与当前先进方法相比,CLF-SVRF方法的监控视频重压缩取证准确度平均提升了13.53%,同时可以大幅度地降低重压缩取证耗时,重压缩取证时间平均减少了47.42%。

关键词：视频编码通用视频编码重压缩取证监控视频色度域

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H.266合并模式候选决策的研究与改进

计算机工程 2022年第1期48卷 260-265页

作者：沙月杨静上海海事大学信息工程学院上海201306

针对H.266中基于历史块的运动矢量预测(HMVP)技术在换行更新列表过程中无法参考之前运动信息,以及HMVP候选列表在加入Merge列表过程中存在繁琐的去冗余过程的问题,提出一种改进的H.266合并模式候选决策算法。通过临时存储一个HMVP候选... 详细信息

针对H.266中基于历史块的运动矢量预测(HMVP)技术在换行更新列表过程中无法参考之前运动信息,以及HMVP候选列表在加入Merge列表过程中存在繁琐的去冗余过程的问题,提出一种改进的H.266合并模式候选决策算法。通过临时存储一个HMVP候选列表来解决原有HMVP列表在换行清空时存在的无法参考之前运动信息的不足,从而更好地预测运动信息。通过Merge候选列表中原有的空时域候选数量来确定需要进行去冗余的HMVP候选数量,以简化去冗余过程。实验结果表明,与H.266标准算法相比,该算法在随机接入的配置下,测试图像序列的亮度分量能够平均节省0.46%的码率,编码总时间平均缩短4.09%,帧间预测时间平均缩短10.87%,能够提高编码性能同时降低编码复杂度。

关键词：通用视频编码帧间预测基于历史块的运动矢量预测合并模式随机接入

H.266/VVC帧内预测模式快速判决方法

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计算机工程 2021年第10期47卷 221-225,235页

作者：李维范彩霞西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710048

为降低新一代高效视频编码标准H.266/VVC的编码复杂度,提出一种快速的帧内预测模式判决方法。从率失真理论的角度出发,分析变换域残差的分布特性,根据标量量化技术对码率的影响推导出编码码率预测模型。结合帧内预测原理,利用当前块预... 详细信息

为降低新一代高效视频编码标准H.266/VVC的编码复杂度,提出一种快速的帧内预测模式判决方法。从率失真理论的角度出发,分析变换域残差的分布特性,根据标量量化技术对码率的影响推导出编码码率预测模型。结合帧内预测原理,利用当前块预测残差、参考块预测残差及其编码失真提出编码失真预测模型,并根据率失真代价确定最优的帧内预测模式。实验结果表明,该判决方法在保证编码效率的同时约节省了31%的编码时间。

关键词：模式判决帧内编码率失真优化通用视频编码帧内预测

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VVC低延迟分层编码的CTU级优化算法

北京航空航天大学学报 2024年

作者：郭红伟朱策陈俊杰罗雷电子科技大学信息与通信工程学院四川九洲电器集团有限责任公司红河学院工学院重庆邮电大学通信与信息工程学院

VVC(通用视频编码)标准采用分层编码结构以利用由帧间预测引起的时域率失真依赖性，但该方案执行在帧级。为了进一步提升VVC低延迟分层编码的率失真性能，提出了一种基于失真影响因子的编码树单元级优化算法。首先，通过固定尺寸像素块... 详细信息

VVC(通用视频编码)标准采用分层编码结构以利用由帧间预测引起的时域率失真依赖性，但该方案执行在帧级。为了进一步提升VVC低延迟分层编码的率失真性能，提出了一种基于失真影响因子的编码树单元级优化算法。首先，通过固定尺寸像素块的整像素帧间预测对待编码帧进行预编码，以获得编码失真和运动补偿预测误差。其次，根据待编码帧在图像组中的相对图像序列号确定时域失真传播长度，并利用编码失真和运动补偿预测误差估计失真影响因子。最后，基于失真影响因子自适应调节编码树单元的拉格朗日乘子和量化参数。实验结果显示，在低延迟B帧和P帧编码配置下，相对于VVC基准编码器，所提算法获得了平均3.6%和3.4%的码率节省，率失真性能优于其他视频编码优化方法。

关键词：视频压缩通用视频编码率失真优化失真影响因子失真传播模型

中文文本屏幕内容图像VVC编码感知失真研究

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西安交通大学学报 2023年

作者：杨楷芳晁学敏蒙琴琴公衍超陕西师范大学计算机科学学院现代教学技术教育部重点实验室陕西省教学信息技术工程实验室西安邮电大学通信与信息工程学院

文本屏幕内容图像（text screen content image， TSCI）的感知质量是决定在线教育、远程会议等系统有效运行的关键。当前还未有研究关注视频编码引起的中文TSCI感知质量问题。本文聚焦中文TSCI，研究最新一代通用视频编码标准（versati... 详细信息

文本屏幕内容图像（text screen content image， TSCI）的感知质量是决定在线教育、远程会议等系统有效运行的关键。当前还未有研究关注视频编码引起的中文TSCI感知质量问题。本文聚焦中文TSCI，研究最新一代通用视频编码标准（versatile video coding， VVC）对其感知质量的影响。首先，依据ITU-R BT.1788和ITU-R BT.500-13标准，构建中文TSCI数据库。基于构建的数据库，将汉字这类美丽的象形文字看作由特定笔画构成的符号，进一步从笔画变化的角度出发，分析中文TSCI的VVC编码感知失真类型，探索不同类型感知失真的发展路径。然后，结合VVC的混合编码框架原理，理论分析并实验验证影响VVC编码的中文TSCI感知失真程度的因素。最后，总结当前代表性的屏幕内容图像质量评价方法在中文TSCI VVC编码感知失真评测上的性能表现。研究对于后续开发适用于中文TSCI的感知质量评价方法、高效编码方法等具有指导意义。

关键词：中文文本屏幕内容图像通用视频编码感知失真笔画