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HEVC是由ITU-T和ISO联合制定,于2013年正式发布的下一代视频编码标准。HEVC编码器在继承了以往的混合视频编码框架的同时也采纳了一些新的编码技术。与上一代视频编码标准H.264/AVC相比,HEVC在视频质量相同的情况下节省了50%的码率,与此同时编码复杂度也大幅增加,因此降低HEVC的编码复杂度成为了当前的研究热点。本文主要研究HEVC视频编码标准的快速模式选择算法,以期望减少编码时间。为了降低视频编码的复杂度,本文对HEVC视频编码标准的关键技术进行了深入研究,尤其是复杂度最高的CTU模式选择模块。经分析发现PU划分模式过多是造成模式选择复杂度高的主要原因,在此基础上本文提出了一种基于预处理的快速PU划分算法框架。该算法在CU层进行率失真优化之前,获取并分析影响PU模式选择的主要因素,从而选择出概率最高的几种模式作为候选PU划分模式。该框架包括编码块预处理、一致性分析、候选PU划分模式选择和简化的PU模式选择四部分。首先,从运动趋势一致性角度优化PU划分算法。通过分析运动趋势一致性对PU模式选择的影响,发现运动趋势一致性越强的CU选择大尺寸PU模式的概率越高。根据这一特点,在基于预处理的快速PU划分算法框架下,提出基于运动趋势一致性的快速PU划分算法。在预处理模块,提出九点运动预搜索法获取运动信息。在一致性分析模块,依据预处理获得的运动信息,判断运动趋势一致性的强弱。在候选PU划分模式选择模块,根据一致性强弱为每个CU选择少数候选PU划分模式。测试结果表明,该算法能准确地为部分CU选择出最优PU划分模式,将编码时间减少16.5%左右。然后,从运动强度一致性和平坦度一致性角度优化PU划分算法。通过分析时域运动强度一致性和纹理复杂度一致性对于PU模式选择的影响,发现运动强度和纹理复杂度一致性越强的CU,越倾向于选择特定的划分模式。因此,根据基于预处理的快速PU划分算法框架,本文提出基于时域运动强度和纹理复杂度一致性的快速PU划分算法。在预处理模块,仍然采用九点运动预搜索算法。在一致性分析模块,从时域运动强度一致性和平坦度一致性两方面来衡量编码块的一致性强弱。在候选PU划分模式选择模块,将运动一致性和平坦度一致性相结合,为每个CU选择候选PU划分模式。在×265编码模型上测试本文所提出的基于一致性的HEVC快速PU划分算法的性能,结果表明该算法能在码率上升4.5%、PSNR下降0.29左右的情况下将编码时间减少80%左右。