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改进的H.264快速帧内预测模式选择算法

计算机工程 2008年第19期34卷 228-229,241页

作者：王慧常建平南京航空航天大学信息科学与技术学院南京210016

为了减小H.264编码算法的复杂度,提出一种快速的帧内模式选择算法。根据宏块内部相邻像素差的特点判定宏块预测类型,对基于边缘方向直方图的Pan算法进行改进,利用改进的算法对选定了预测类型的宏块进行预测,选出最佳的预测模式。实验结... 详细信息

为了减小H.264编码算法的复杂度,提出一种快速的帧内模式选择算法。根据宏块内部相邻像素差的特点判定宏块预测类型,对基于边缘方向直方图的Pan算法进行改进,利用改进的算法对选定了预测类型的宏块进行预测,选出最佳的预测模式。实验结果表明,该算法在保证失真率和码率性能的前提下,编码时间平均减少了71.6%,大大提高了编码效率。

关键词： H.264标准帧内预测预测模式选择

H.264/AVC帧间预测快速模式选择优化算法

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计算机应用 2010年第A01期30卷 188-190,194页

作者：王欣欣陆中成程欣欣华东理工大学信息科学与工程学院上海200237

为了提高编码效率,H.264/AVC采用了许多新技术,多种分割模式是其重要技术,但全模式遍历法大大增加了编码复杂度。为了减小H.264/AVC的编码算法复杂度,提出了一种快速的帧间模式选择算法。该算法采取的主要方法包括:SKIP模式早期终止;利... 详细信息

为了提高编码效率,H.264/AVC采用了许多新技术,多种分割模式是其重要技术,但全模式遍历法大大增加了编码复杂度。为了减小H.264/AVC的编码算法复杂度,提出了一种快速的帧间模式选择算法。该算法采取的主要方法包括:SKIP模式早期终止;利用空时相关性,在候选模式范围内采取自适应阈值早期终止技术;判断是否跳过帧内模式。实验结果表明,与JM10.2相比,编码时间减少最大超过30%;与JVT算法相比,编码时间减少最大超过10%,而码率和峰值信噪比基本不变。

关键词： H.264/AVC 帧间预测预测模式选择自适应阈值率失真优化

基于纹理方向和空域相关的HEVC帧内快速编码算法

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光电子．激光 2014年第9期25卷 1777-1784页

作者：李持航彭宗举陈芬宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波315211

为了降低高效视频编码(HEVC)的复杂度,提出了一种基于纹理方向和空域相关性的帧内快速编码算法。一方面,利用相邻编码单元(CU,coding unit)的最佳分割尺寸确定相关性的权重,并根据已编码CU的率失真代价值定义了CU分割尺寸的相关性因子,... 详细信息

为了降低高效视频编码(HEVC)的复杂度,提出了一种基于纹理方向和空域相关性的帧内快速编码算法。一方面,利用相邻编码单元(CU,coding unit)的最佳分割尺寸确定相关性的权重,并根据已编码CU的率失真代价值定义了CU分割尺寸的相关性因子,通过比较该因子提前终止CU分割;另一方面,利用Sobel算子求取预测单元(PU,prediction unit)子块的纹理方向,通过判定其纹理方向显著性确定相应的候选模式集,然后根据PU大小对所得的预测模式修正处理,最后遍历这些候选模式选取最优模式。实验结果表明:本文算法相对于原始HEVC编码方法,在全I帧模式下编码时间平均减少36.84%,BDBR(Bjntegaard delta bit rate)上升约0.81%,BDPSNR(Bjntegaard delta peak signal-to-noise rate)降低了0.047dB。

关键词：高效视频编码(HEVC) 快速编码算法快速分割预测模式选择纹理方向

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基于率失真代价的SCC帧间快速算法

计算机工程 2019年第8期45卷 236-240页

作者：张盛峰肖傲黄胜重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆邮电大学光通信与网络重点实验室重庆400065

为降低屏幕内容编码的计算复杂度,提出一种针对编码单元(CU)划分和预测单元(PU)模式选择的快速算法。根据时空域相邻CU的深度信息及平均率失真代价,对CU划分进行早期决策。依据merge模式的率失真代价均值,终止PU模式的选择过程。实验结... 详细信息

为降低屏幕内容编码的计算复杂度,提出一种针对编码单元(CU)划分和预测单元(PU)模式选择的快速算法。根据时空域相邻CU的深度信息及平均率失真代价,对CU划分进行早期决策。依据merge模式的率失真代价均值,终止PU模式的选择过程。实验结果表明,与SCM6.0相比,该算法在平均码率仅增加1.59 %的情况下,编码时间节省了35.4 %,有效降低了编码的计算复杂度。

关键词：屏幕内容编码帧间快速算法率失真代价快速划分预测模式选择

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基于时间相关的H.264帧内预测算法

计算机应用研究 2010年第7期27卷 2770-2772页

作者：胡少华叶水生周登峰南昌航空大学信息工程学院南昌330063

为了降低H.264编码器的计算复杂度,提出了一种快速帧内预测模式选择算法,通过分析帧内预测模式在时间和空间上的相关性,将已编码帧中宏块的帧内预测模式作为当前宏块的候选预测模式,减少了计算的开销。实验结果表明,在图像性能和码率变... 详细信息

为了降低H.264编码器的计算复杂度,提出了一种快速帧内预测模式选择算法,通过分析帧内预测模式在时间和空间上的相关性,将已编码帧中宏块的帧内预测模式作为当前宏块的候选预测模式,减少了计算的开销。实验结果表明,在图像性能和码率变化不大的情况下,编码时间减少约10%,有利于实时编码的实现。

关键词： H.264标准帧内预测预测模式选择时间相关

基于Handel-C的H.264帧内编码算法硬件化设计

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基于Handel-C的H.264帧内编码算法硬件化设计

作者：王国凤西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着信息化的不断发展,人类社会对于多媒体尤其是视频信息的需求不断增多,视频在会议、网络点播等诸多应用领域得到快速发展,在此同时,对视频质量的要求也在不断提高。视频数量的急剧增加以及视频质量需求的提高,使得视频存储以及传输... 详细信息

随着信息化的不断发展,人类社会对于多媒体尤其是视频信息的需求不断增多,视频在会议、网络点播等诸多应用领域得到快速发展,在此同时,对视频质量的要求也在不断提高。视频数量的急剧增加以及视频质量需求的提高,使得视频存储以及传输的数据量急剧增大,但是网络带宽以及存储空间是有限的,因此实现视频的高效存储和传输成为实时视频处理的一个关键问题。通过H.264技术的高压缩率,极大减小了视频的存储和传输过程中占用的资源,但是,其高压缩比是通过大量的运算获得的,会增加系统的运行时间。现在,FPGA技术的快速发展为实时视频处理提供了良好的解决办法。FPGA等硬件平台高速并行化的特点,以及廉价和具有丰富逻辑资源的新型FPGA器件的出现,为视频压缩的并行化处理提供了良好的条件。论文首先研究了H.264视频编解码标准及其编码原理,重点分析了编码层实现的主要技术以及影响编码效率的关键因素,对本文所要研究及实现的算法原理及实现方法进行了重点介绍,明确了设计过程中所要解决算法中的关键问题。然后阐述了基于FPGA平台设计的一般方法及Handel-C并行化硬件语言,基于该语言相对于传统语言具有实现快速、代码简洁以及适合软件工程师使用的特点,提出了使用该语言的H.264帧内编码设计方法。其次,根据H.264编码层帧内预测内部结构及工作原理,分析了帧内算法及设计流程,设计了帧内预测算法整体的硬件化结构及功能模块接口。随后采用Handel-C设计语言对H.264帧内编码各个主要功能模块进行了详细设计,完成了16×16分块、4×4分块、8×8分块下的帧内各种模式预测和整数变换、量化等模块的设计实现,并将各模块整合以实现模式选择,完成了编码算法中预测、重构以及模式选择等过程。建立设计模块的波形仿真文件,对所设计模块进行功能仿真。同时,在设计中充分利用Handel-C的语句并行化,提高了算法的执行效率。最后对所设计的功能模块进行了模块综合以及仿真验证。经实验结果分析,使用Handel-C可以进行FPGA平台上的H.264算法设计以及实现并可以取得良好的运算性能,验证了该语言在FPGA平台上实现视频压缩部分算法硬件化的可行性。论文工作对以后其他基于Handel-C高级语言的算法硬化设计以及视频算法的并行设计具有借鉴意义。

关键词： H.264 FPGA Handel-C 预测模式选择

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HEVC帧内快速编码算法研究

HEVC帧内快速编码算法研究

作者：付雄重庆邮电大学

学位级别：硕士

ITU-T和ISO/IEC联合制定了新一代视频编码标准——高效率视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)。HEVC的码率比H.264/AVC减少了50%左右,但是编码复杂度却急剧增加,严重阻碍了HEVC的应用和推广。因此,在保证编码性能的同时,降低H... 详细信息

ITU-T和ISO/IEC联合制定了新一代视频编码标准——高效率视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)。HEVC的码率比H.264/AVC减少了50%左右,但是编码复杂度却急剧增加,严重阻碍了HEVC的应用和推广。因此,在保证编码性能的同时,降低HEVC的编码复杂度,具有重要意义。本文对HEVC帧内编码模块的预测模式选择和编码单元(Coding Unit,CU)划分两个部分进行算法改进,从而降低HEVC的编码复杂度。为了解决HEVC帧内预测模式选择复杂度高的问题,提出了一种基于结构相似度及梯度强度的预测模式快速选择算法。该算法通过结构相似度来表现预测单元(Prediction Unit,PU)的相关性,对尺寸4×4PU模式选择过程进行优化,从而跳过粗选模式过程,减少了率失真优化过程的预测模式个数。同时利用PU的梯度强度选择粗选模式过程的预测模式个数,减少了编码时间。实验表明,该算法在视频质量几乎不变的情况下,相比HM14.0算法平均减少24%的帧内编码时间。针对HEVC帧内CU划分复杂度高的问题,提出了一种基于纹理复杂度及深度预测的帧内CU快速选择算法。首先,通过计算最大编码单元(Largest Coding Unit,LCU)的纹理复杂度,提前判断LCU的划分。其次,根据相邻CU的相关性,利用相邻CU的深度信息对当前CU的深度进行预测,减少冗余深度的计算。实验表明,该算法在视频质量几乎不变的情况下,相比HM14.0算法平均减少38%的帧内编码时间。综上所述,帧内CU划分和预测模式选择改进算法都取得了较好的效果,在保证视频质量几乎不变的情况下,以较小的编码性能损失,有效地降低了HEVC帧内编码复杂度。

关键词：高效率视频编码帧内编码预测模式选择编码单元划分

H.265/HEVC帧内预测加速算法研究及硬件设计

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H.265/HEVC帧内预测加速算法研究及硬件设计

作者：李文武国防科技大学

学位级别：硕士

HEVC（High Efficiency Video Coding）,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,尤其是帧内预测过程。为了保证视频编码的实时性,设计一种... 详细信息

HEVC（High Efficiency Video Coding）,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,尤其是帧内预测过程。为了保证视频编码的实时性,设计一种高效的帧内预测加速算法来减少帧内编码的计算量就显得尤为重要。本文提出一种基于梯度的帧内预测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。此算法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,本文提出的帧内模式判决算法和划分跳过快速算法能够减少60.59%的编码时间,仅造成平均0.38 dB的峰值信噪比减少和8.52%的码率增加。对于1080P以上分辨率的视频,此算法甚至能够减少70%以上的编码时间。除了算法设计之外,本文还根据此算法提出了一套高度流水和并行的H.265/HEVC帧内预测硬件实现方案,可以支持所有帧内预测模式和全部的预测单元尺寸。本课题完成了该帧内预测硬件单元的RTL级模型设计和功能验证,用28nm库对硬件设计进行综合,最高运行频率可达到1.11GHz,总的单元面积为384417.4平方微米,在帧内预测过程不依赖重建数据和率失真优化的情况下能实现实时1080P@250fps或4K×2K@60fps规格的全帧内视频编码。

关键词： H.265/HEVC 帧内预测梯度硬件加速硬件架构编码块划分预测模式选择

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H.264视频编码技术研究及DSP实现

H.264视频编码技术研究及DSP实现

作者：丁杨电子科技大学

学位级别：硕士

H.264视频编码标准是2003年5月获得批准的新一代视频编码国际标准。它采用了许多新技术,使得在编码效率、网络适应性等方面表现出超越以往标准的优越性能,但这些新技术同时也增加了H.264编码器的复杂度,限制了H.264在很多领域尤其是实... 详细信息

H.264视频编码标准是2003年5月获得批准的新一代视频编码国际标准。它采用了许多新技术,使得在编码效率、网络适应性等方面表现出超越以往标准的优越性能,但这些新技术同时也增加了H.264编码器的复杂度,限制了H.264在很多领域尤其是实时领域的应用。因此,研究H.264标准在DSP TMS320DM642上的实现对视频技术在嵌入式领域的应用研究有重要意义。本文主要工作是研究H.264中的关键技术及其在TMS320DM642 DSP上的应用。首先,回顾了视频压缩技术的背景知识,简要介绍了以往国际视频压缩标准的发展进程,分析了H.264标准的关键技术。其次,对H.264目前主要的三大测试模型进行了介绍和性能比较,选用X264作为H.264编码器的参考源码。在PC机上,对X264关键编码参数进行分析、测试,以权衡编码效率和图像质量。然后,对计算复杂度较高的预测模式选择算法进行了改进。提出了一种快速的帧内预测算法,并通过测试数据验证了其有效性;分析了X264的帧间预测算法,对X264的帧间预测的模式选择算法进行了改进,改进后的帧间预测模式可以损失极小的信噪比,获得高效的编码。最后,以自己设计的DM642的嵌入式视频处理系统作为硬件平台,实现了H.264 baseline profile编码器在TI的DM642上移植和优化,并给出了优化结果。每秒钟能够完成15-29帧CIF格式视频图像的编码(qp=26),解码后的视频图像具有较高的主观质量和客观质量。

关键词：视频压缩 H.264 预测模式选择 TMS320DM642 优化