深度视频编码快速算法研究

发布时间：2020-07-22 12:47

【摘要】：新一代视频编码标准HEVC的编码效率比H.264/MPEG-4 AVC提高了近50%。3D-HEVC作为HEVC在3D方向的扩展,在继承HEVC编码技术的基础上,引入了多种深度视频编码工具,以更加有效地编码深度视频。然而,编码效率的提升导致了复杂度的显著增加,阻碍了3D-HEVC标准的实际应用。基于3DHEVC,研究深度视频编码的快速编码算法具有重要意义。本文在介绍视频压缩编码基础和视频编码标准发展历程的基础上,对HEVC和3D-HEVC视频编码标准的编码框架及关键技术进行了详细阐述。基于对深度视频特性的深入研究与分析,以降低深度视频编码的计算复杂度作为研究目标,开展了深度视频编码快速算法研究。3D-HEVC引入了深度编码工具——深度建模模式(DMM)来提高深度视频编码的性能。然而,基于全遍历的DMM图样选择过程显著增加了深度图编码的计算复杂度。本文提出了一种基于角度约束的DMM模式简化搜索算法。首先,基于对RMD中的具有最小哈达玛代价模式的判断,提前跳过不必要的DMM模式预测过程;其次,根据具有最小哈达玛代价的预测模式,定义允许预测模式集合,获取允许角度范围;然后,基于允许角度范围和PU四边梯度信息获得搜索子集;最终,遍历搜索子集内的分割图样,通过VSO得到具有最小代价的分割图样。实验结果表明,所提出的算法能够显著降低DMM模式预测复杂度。彩色视频具有更加丰富的纹理信息,而深度视频则由大面积像素变化缓慢的区域以及锐利边界构成。针对深度视频不同于彩色视频的特性,本文提出了基于内容特性分析的快速帧内决策方法。首先,考虑到实际深度PU中的边缘信息和深度建模模式中最佳匹配图样中的分割线之间的相似性,提出深度建模模式快速决策算法;其次,根据哈达玛代价和方差,对当前PU的传统帧内预测模式(DC和Planar模式)进行提前决策;然后,通过获取邻域已编码的PU信息,判断当前PU模式,优化预测过程;最后以CTU为单位,通过利用空间相关性,对CU划分过程进行提前终止。实验结果表明,所提出的算法在合成视点视频质量无明显下降的情况下有效降低了计算复杂度。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN919.81
【图文】：

视频编码标准

天津大学硕士学位论文在视频编码过程中，重建图像的信息损失由多个因素导致。编码中的量化和计算误差会给重建图像带来不可恢复的失真。基于块的编码结构会引入方块效应。方块效应是不可避免的可视缺陷，在 H.264/AVC 和 H.265/HEVC 中都采用了适当的滤波方法来减轻块效应对视觉效果的影响。2.1.2 视频编码标准发展视频编码的国际标准化始于 20 世纪 80 年代。目前，国际上制定视频编码标准的两大组织分别是国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）和国际标准化组织（ISO）/国际电工委员会（IEC）。ITU-T 和 ISO/IEC 一直致力于视频编解码技术的标准化研究，并陆续颁布了包括 H.26X 系列和 MEPG 系列[26]在内的国际标准。图 2-1 展示了视频编码标准的发展历程。

帧间预测,编码原理

大预测尺寸趋粗。.3 HEVC 帧间预测技术帧间预测技术利用视频中邻近帧之间的时域相关性，使用之前已编为参考帧，通过运动估计和运动补偿对当前编码帧进行预测，从而时间冗余信息。图 2-7 所示为帧间预测编码原理，( ,)tf x y 为( ),x y是经过运动补偿的参考帧，( ,)tf x y 与 ( )1,tf x y 作差后获取,) y ， ( ,)tr x y 经过变换、量化后输出。帧间预测需要不断提高预测精信息，残差信息越少，编码效率越高，从而形成正反馈过程。提高键之一在于运动估计。HEVC 采用基于块的运动估计，为当前块在找最佳匹配块，获取运动矢量（MotionVector,MV）。常用的匹配方误差（Mean Square Error, MSE）、最小平均绝对误差（Meanerence, MAD）等。此外，变换域绝对误差和（Sum of Absolute erence, SATD）也是具有良好性能的匹配准则。当前帧变换/量化-

编码结构,视点,视频

立体视频解码2D视频解码比特流抽取立体显示平面显示图 2-9 3D-HEVC 编解码结构 2-10 所示为 3D-HEVC 的视频编码结构。输入为若干个视点的彩应的深度视频，为了尽可能去除 MVD 视频的冗余信息，分别从视分量间相关性两个角度出发，引进了一系列工具。在视点相关性方当做独立视点，用传统的 HEVC 编码器进行编码，其余视点（1,…独立视点，可以利用视点 0 的编码信息进行编码；在分量间相关性频和彩色视频之间具有纹理相似性，深度视频可以以彩色视频已编；3D-HEVC 针对深度视频的特性，在 HEVC 基础上进行一系列修视频预测精度。总之，MVD 视频序列中，除了独立视点的彩色视

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