随着显示技术的进步,视频已经逐步迈入高清、超高清时代,但是清晰度的提升伴随着数据量的大幅增加,这给视频的存储与网络传输带来负担,现行的视频编码标准H.264/AVC已很难满足视频编码的压缩率要求,新一代视频编码标准High Efficiency Video Coding(HEVC)应运而生,除此之外,因近年来3D技术的进步,出现了众多新型3D显示技术,例如,多视点显示技术,自由视点显示技术等等,伴随着这些新兴技术而来的是更大的数据量,因此3D视频编码也成为了研究热点,而HEVC编码标准也在3D编码方面进行了扩展,提出了3D-HEVC编码标准。HEVC通过加入众多新编码工具使得编码压缩率相对于H.264/AVC提升了一倍,同时保持了视频的质量,代价是大幅增加了编码的复杂度。而3D-HEVC更是加入了深度图编码技术,使得这种复杂度成倍增长,使HEVC以及3D-HEVC的应用受到阻碍,因此降低HEVC以及3D-HEVC编码复杂度,优化编码算法至关重要。本文首先对视频编码技术及其3D扩展进行介绍,简要概述视频编码标准的发展历史,然后对HEVC预测编码的结构框架进行分析,着重对影响编码复杂度的相关编码工具进行介绍,并简要列举视频快速编码算法中的热点。针对HEVC以及3D-HEVC视频预测编码中编码单元尺寸选择过程,以及编码单元预测模式选择过程中计算复杂度过高的问题,提出了如下三种快速算法:1.提出一种HEVC快速帧间编码算法,利用视频图像边缘信息与时空间相邻编码单元的编码信息来降低HEVC编码复杂度,该算法包括了一种快速全2N×2N模式选择算法,一种快速编码单元深度层次划分算法和一种快速预测单元模式选择算法。通过边缘信息来表达编码单元的结构复杂度,利用当前编码单元与时空间相邻编码单元之间的边缘信息差值来反映编码单元内的边缘相似性和边缘移动性,并将边缘相似性和边缘移动性与时空间相邻编码单元的深度层次信息与预测单元的率失真代价值相结合,实现编码单元分割形式以及预测单元模式的提前判断。实验结果表明,这一快速帧间编码算法,在随机接入(RA)模式和低延迟B帧(LD-B)模式下,在与HEVC原编码算法的对比中,分别提升平均53.7%和54.9%的编码速度。2.提出一种基于视频内容的HEVC快速编码算法,对视频内容进行分析,得出3种能够反映视频内容的参数,分别是编码单元内像素的均值、方差以及边缘梯度幅值,并与相邻编码单元的编码信息相结合,实现快速编码单元尺寸选择以及快速编码单元模式选择。实验结果表明,所提快速算法可以在RA模式和LD-B模式下,较HEVC原编码算法分别提升平均58.9%和57.6%的编码速度。3.提出了一种基于深度图的3D-HEVC快速编码算法,来降低纹理视频的编码复杂度。在这一快速算法中我们将深度图编码单元中不同深度值的个数以及深度值的均方误差作为两个参数,并通过这两个参数实现编码单元尺寸的提前决定以及Skip模式的提前判断。最后总结本文的各项研究成果,并预测了视频编码领域未来的研究方向。