HEVC预测单元分割模式自适应快速选择算法

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HEVC(High Efficiency Video Coding)是在H.264/AVC之后发展起来的新一代视频编码标准,其目标是在H.264/AVC的基础上,将视频压缩效率提高一倍。为了达到更好的编码性能,HEVC采用比较灵活的编码树划分结构,包括编码单元、预测单元和变换单元,并使用8种帧间预测单元分割模式。HEVC为了获得精确的运动参数,在预测过程中采用基于率失真优化的模式遍历搜索方式,这带来了很高的计算复杂度。本论文正是为了解决这种高计算复杂度问题,在保证编码质量的前提下,降低编码复杂度,加快编码速度。现有的预测单元分割模式快速选择算法有CFM、ESD以及Jong-Hyeok Lee提出的算法,这三个算法都在预测单元分割模式的略过上取得了较大成效,但是视频编码时间仍然有待减少,编码复杂度有待降低。本文首先介绍了HEVC编码标准的关键技术,然后针对帧间预测单元分割模式选择方法进行了深入的研究,然后提出了基于空域相关性的预测单元分割模式自适应快速选择算法。HEVC的时域预测结构分为低时延和随机接入,在这两种结构下,视频帧的编码顺序不同,编码图像和参考图像之间的相对距离不同,因此,本论文把算法分为低时延和随机接入两部分进行详细介绍。本算法的主要思想是,对当前编码单元之前所有时域同质的已编码单元,构建编码单元与其最佳空域参考编码单元之间的预测单元分割模式概率表,根据当前编码单元的最佳空域相邻编码单元的预测单元分割模式,按照所构建的概率表自适应地选择预测单元候选分割模式,略过冗余分割模式率失真代价函数的计算过程。实验结果表明,在低时延时域预测结构下,与CFM算法相比,编码时间减少了约15.31%,BD-PSNR仅减少了0.0186dB;与ESD算法相比,编码时间减少了约22.72%,BD-PSNR仅减少了0.04793dB;在随机接入时域预测结构下,与CFM算法相比,编码时间减少了约16.01%,BD-PSNR仅减少了0.00928dB;与ESD算法相比,编码时间减少了约21.33%,BD-PSNR仅减少了0.03367dB;与Jong-Hyeok Lee的算法相比,时间平均减少了9.04%,而BD-PSNR增大了约0.0256dB。综上所述,本文算法在保证编码质量的前提下,减少了编码时间。
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