HEVC中帧内及帧间编码模式优化算法研究

发布时间：2017-11-01 13:11

  本文关键词：HEVC中帧内及帧间编码模式优化算法研究

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【摘要】：随着数字视频服务在图像精度与质量上的要求越来越高,能够适应更大屏幕、更高分辨率的超高清电视技术现已问世以满足这一需求。由于超高清图像中具有很多像素,利用原有的H.264标准对其进行压缩后仍不能满足压缩性能上的要求。为了降低其数据存储量和传输带宽、提高编码效率,ISO/IEC移动图像专家组MPEG与ITU-T视频编码专家组VCEG共同制定了最新的针对高清视频的编码标准：高效视频编码标准HEVC。HEVC通过引入更大尺寸的编码单元、不对称的划分块、可变的划分深度、更多种预测模式等新特性,来增强视频图像的编码性能与压缩效率。其目标是在增加可接收的复杂度的前提下,比H.264节省50%的编码码率。但是编码参数集相对于以前的标准增大了很多,这使优化地选择好的编码参数或编码模式需要很大的计算量,这阻碍了HEVC标准的应用与推广。因此,提出快速、高效的HEVC编码模式的确定算法至关重要。本文主要的研究工作如下：(1)首先对MPEG系列、H.26x系列及HEVC编码标准进行简单地介绍,然后对背景意义及国内外发展现状做了综述性分析,并总结了本研究在原有算法上的改进工作及论文中的章节安排。(2)重点分析HEVC编码器引入的各项新技术及重要模块,分析出HEVC编码器中对编码时间有重大影响的模块。一是HEVC帧内预测中增加的多种角度模式,以及对编码块、预测块与变换块地多种划分方式；二是HEVC运动估计中TZSearch算法搜索模板的多样性及复杂性。这对下文进行针对性的研究与优化,做好了铺垫工作。(3)针对HEVC帧内预测模式选择的极高计算复杂度问题,提出了一种基于Hough变换的HEVC帧内预测模式快速确定算法,该算法可以减少对35种预测模式的遍历次数。所提出的算法增强了编码器的实时性,在高分辨率、大尺寸视频中会得到广泛应用。(4)分析了HEVC视频编码标准中运动估计引入的新特性,并针对现有HEVC编码端的运动估计部分特别耗时的问题,提出了优化算法。针对TZSearch搜索过程中采用的模板进行了一些更改,减少了每一编码块的平均搜索次数,进而降低了运动估计部分地运行时间。
【关键词】：HEVC标准 帧内预测 帧间预测 模式选择 运动估计
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.81
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 视频编码研究的背景及意义10-11
• 1.2 视频编码研究的国内外现状11-14
• 1.2.1 视频编码标准现状11-12
• 1.2.2 视频优化算法现状12-14
• 1.3 本文的主要工作14-15
• 1.4 本文的章节安排15-16
• 2 HEVC编码技术介绍16-31
• 2.1 HEVC视频编码基本框架16-17
• 2.2 HEVC图像表达方式17-20
• 2.2.1 编码单元17-18
• 2.2.2 预测单元18-19
• 2.2.3 变换单元19-20
• 2.2.4 几种基本单元关系20
• 2.3 HEVC的编码配置方案20-21
• 2.4 HEVC编码关键技术21-30
• 2.4.1 帧内预测22-23
• 2.4.2 帧间预测23-25
• 2.4.3 变换与量化25-26
• 2.4.4 熵编码26
• 2.4.5 率失真优化技术26-29
• 2.4.6 RQT技术29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 3 基于Hough变换的HEVC帧内预测模式选择快速算法31-43
• 3.1 引言31-32
• 3.2 粗略模式的选择32
• 3.3 最可能预测模式32-34
• 3.4 帧内模式选择过程34
• 3.5 基于Hough变换的HEVC帧内预测模式选择快速算法34-39
• 3.5.1 图像边缘检测34-35
• 3.5.2 Hough变换35-36
• 3.5.3 算法描述与流程图36-39
• 3.6 实验结果及分析39-42
• 3.7 本章小结42-43
• 4 HEVC运动估计中对TZSearch算法的改进43-62
• 4.1 引言43-44
• 4.2 运动估计的关键技术44-46
• 4.2.1 运动估计的基本原理44-45
• 4.2.2 块匹配准则45-46
• 4.3 经典快速运动估计算法46-51
• 4.4 HEVC运动估计中对TZSearch算法的改进51-58
• 4.4.1 搜索起点的预测51-52
• 4.4.2 TZSearch算法原理分析52-54
• 4.4.3 算法描述与流程图54-58
• 4.4.3.1 最优点的概率分布54-55
• 4.4.3.2 TZSearch算法分析与改进55-57
• 4.4.3.3 所提出的算法描述及流程图57-58
• 4.5 实验结果分析58-61
• 4.6 本章小结61-62
• 5 总结与展望62-64
• 5.1 工作总结62-63
• 5.2 今后的工作展望63-64
• 参考文献64-71
• 附录 英文缩写对应全称71-72
• 攻读学位期间取得的研究成果72-73
• 致谢73-75
• 浙江师范大学学位论文诚信承诺书75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：1126956