基于视频内容复杂度和超分辨率重建的HEVC视频编码优化方案
发布时间：2022-01-18 23:46
新一代视频编码标准 H.265/HEVC（High Efficiency Video Coding）的提出,编码效率得到了明显的提升,在得到相同视频图像质量的情况下,HEVC性能优于H.264,压缩效率提升一倍,视频流的码率至少节省一半。与此同时,HEVC编码标准带来两方面的问题,第一方面,新引入的四叉树递归划分过程带来了很高的编码复杂度,影响了视频传输的实时性;第二方面,随着视频分辨率和帧率的增加,视频码率成指数级增长,给存储和传输带来极大的负荷。针对这两方面问题,论文通过图像复杂度的研究,降低帧内四叉树结构的编码复杂度,并且基于超分辨技术设计了低码率编码方案,论文主要研究成果如下:（1）针对HEVC帧内编码复杂度高的问题,深入研究了帧内四叉树递归划分过程,统计发现了帧内编码单元的划分结果和编码单元的图像复杂度间的关系,提出了根据图像复杂度来预测编码单元划分的低复杂度算法。该算法根据图像的复杂度判断,将编码块分为平滑块和复杂块,对平滑块提前结束编码单元的划分,对复杂块直接划分,跳过一些不必要的率失真代价的计算,从而实现编码复杂度的降低。实验结果可知,与最新的参考模型比较,该算法平均节...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＨＥＶＣ编码器框架??
的面积变的更大了，如果继续使用１６ｘ１６的编码基本单元，那么编码效率将大??大降低。针对这种情况，选取较大尺寸的编码块规定为编码基本单元，以保证??编码的效率。ＨＥＶＣ采用三种不同的编码块进行编码，如图２－２所示包括??编码单兀（ＣＵ，Ｃｏｄｉｎｇ?Ｕｎｉｔ）、预测单元（ＰＵ，Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ?Ｕｎｉｔ）、变换单元??（ＴＵ，Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ?Ｕｎｉｔ）?〇??ＣＵ?ＰＵ??、、??／?２ＮＸ２Ｎ?２ＮｘＮ?Ｎｘ２Ｎ?＿Ｎ，Ｎ?２ＮｘｎＵ?２ＮｘｎＤ?ｎＬｘＺＮ?ｎＲｘ２Ｎ??—……．?Ｉ?——?＼???＾ｈ＿＿ｍｉ?ｉｔｊｊｔｚｊｉ——＾ｉｉ?ｉ）??—?一，??ｖ?对称类型??非对称类型?ｙ??ＴＵ?Ｉ?ＴＵ?????ｒ?１?ｒ???１????！?！???！??ｉｉｉ??｜?ＴＵ?ｓｉｚｅ?ｆｌａｇ?＝?０?ｊ?ｊ?ＴＵ?ｓｉｚｅ?ｆｌａｇ?＝０?ｌ??ｉ?ｍ?１?！?ｉ???！?！???！??！???！??——ｉ?ｉ?１?Ｊ?１?１?１?ｉ??ＴＵ?ｓｉｚｅ?ｆｌａｇ?＝?１?｜?］?ＴＵ?ｓｉｚｅ?ｆｌａｇ?＝?２?］??图２－２编码单元（ＣＵ）、预测单元（ＰＵ）和变换单元（ＴＵ）??预测单元（ＰＵ）是标准编码在预测过程中的基本单元，如上图２－２所示，??预测单元（ＰＵ）是由编码单元（ＣＵ）划分出来的。ＨＥＶＣ—共有两种划分模式，??分别是对称ＰＵ模式和非对称ＰＵ模式，对称ＰＵ模式又有２Ｎ?ｘ?２Ｎ，２Ｎ?ｘ?Ｎ，Ｎ?ｘ??２？＾＞＾四种划分情况
ＨＥＶＣ的帧内预测模式有两种方法构成，共有３５种预测模式。一种是３３个??预测方向，另一种是非角度预测模式的平面（Ｐｌａｎａｒ）模式和直流（ＤＣ）模式。??表２－１为３５种预测模式的编号。图２－３为３３种角度预测模式的方向。??表２－１帧内预测３５种预测模式编号??帧内预测模式编号?帧内预测模式名称??〇?Ｐｌａｎａｒ?模式??１?ＤＣ模式??２￣３４?３３种角度模式??－３０?－２５?－２０?－１５?－１０?－５?０?５?１０?１５?２０?２５?３０??ｍ?１１?ｍｉ?１１?ｍ?ｉ?ｍ?１１?ｍ?ＩＭ１１１１?ｍ?１１１１１１１Ｍ１１Ｍ１１Ｍ１１１１１１１?ｍ?１１１?ｉｎ??＿Ｆ??图２－３?３３种角度预测模式的方向??２．１．３帕间预测??帧间预测的作用是去除编码时间冗余，编码时间冗余主要表现在视频序列??相邻帧之间内容的重复性，两帧之间如果相减，得到的差值区域相对于原图像??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于初始点密度最大的改进型ISODATA聚类算法[J]. 李润青,谢明鸿,黄冰晶. 软件导刊. 2017(12)
[2]基于小波变换图像边缘检测的研究[J]. 杜航行,黄梓瑜,何佳蓉. 自动化与仪器仪表. 2016(01)
[3]基于灰度共生矩阵的纹理提取方法研究[J]. 任国贞,江涛. 计算机应用与软件. 2014(11)
[4]下一代视频编码标准关键技术[J]. 蔡晓霞,崔岩松,邓中亮,常志峰. 电视技术. 2012(02)
[5]基于L1范数的总变分正则化超分辨率图像重建[J]. 占美全,邓志良. 科学技术与工程. 2010(28)
[6]一种基于马尔科夫随机场模型的彩色纹理图像分割[J]. 魏小莉,沈未名. 武汉大学学报(信息科学版). 2010(08)
硕士论文
[1]基于混合超分辨的自适应下采样编码[D]. 胡增.中国科学技术大学 2017
[2]压缩视频的超分辨率技术研究[D]. 沈瀚祺.浙江大学 2016
[3]低码率低复杂度图像/视频编码技术研究[D]. 郑侃侃.上海交通大学 2015
[4]基于超分辨率重建方法的图像视频压缩编码技术研究[D]. 陈静涛.上海交通大学 2012
本文编号：3595819
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＨＥＶＣ编码器框架??
的面积变的更大了，如果继续使用１６ｘ１６的编码基本单元，那么编码效率将大??大降低。针对这种情况，选取较大尺寸的编码块规定为编码基本单元，以保证??编码的效率。ＨＥＶＣ采用三种不同的编码块进行编码，如图２－２所示包括??编码单兀（ＣＵ，Ｃｏｄｉｎｇ?Ｕｎｉｔ）、预测单元（ＰＵ，Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ?Ｕｎｉｔ）、变换单元??（ＴＵ，Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ?Ｕｎｉｔ）?〇??ＣＵ?ＰＵ??、、??／?２ＮＸ２Ｎ?２ＮｘＮ?Ｎｘ２Ｎ?＿Ｎ，Ｎ?２ＮｘｎＵ?２ＮｘｎＤ?ｎＬｘＺＮ?ｎＲｘ２Ｎ??—……．?Ｉ?——?＼???＾ｈ＿＿ｍｉ?ｉｔｊｊｔｚｊｉ——＾ｉｉ?ｉ）??—?一，??ｖ?对称类型??非对称类型?ｙ??ＴＵ?Ｉ?ＴＵ?????ｒ?１?ｒ???１????！?！???！??ｉｉｉ??｜?ＴＵ?ｓｉｚｅ?ｆｌａｇ?＝?０?ｊ?ｊ?ＴＵ?ｓｉｚｅ?ｆｌａｇ?＝０?ｌ??ｉ?ｍ?１?！?ｉ???！?！???！??！???！??——ｉ?ｉ?１?Ｊ?１?１?１?ｉ??ＴＵ?ｓｉｚｅ?ｆｌａｇ?＝?１?｜?］?ＴＵ?ｓｉｚｅ?ｆｌａｇ?＝?２?］??图２－２编码单元（ＣＵ）、预测单元（ＰＵ）和变换单元（ＴＵ）??预测单元（ＰＵ）是标准编码在预测过程中的基本单元，如上图２－２所示，??预测单元（ＰＵ）是由编码单元（ＣＵ）划分出来的。ＨＥＶＣ—共有两种划分模式，??分别是对称ＰＵ模式和非对称ＰＵ模式，对称ＰＵ模式又有２Ｎ?ｘ?２Ｎ，２Ｎ?ｘ?Ｎ，Ｎ?ｘ??２？＾＞＾四种划分情况
ＨＥＶＣ的帧内预测模式有两种方法构成，共有３５种预测模式。一种是３３个??预测方向，另一种是非角度预测模式的平面（Ｐｌａｎａｒ）模式和直流（ＤＣ）模式。??表２－１为３５种预测模式的编号。图２－３为３３种角度预测模式的方向。??表２－１帧内预测３５种预测模式编号??帧内预测模式编号?帧内预测模式名称??〇?Ｐｌａｎａｒ?模式??１?ＤＣ模式??２￣３４?３３种角度模式??－３０?－２５?－２０?－１５?－１０?－５?０?５?１０?１５?２０?２５?３０??ｍ?１１?ｍｉ?１１?ｍ?ｉ?ｍ?１１?ｍ?ＩＭ１１１１?ｍ?１１１１１１１Ｍ１１Ｍ１１Ｍ１１１１１１１?ｍ?１１１?ｉｎ??＿Ｆ??图２－３?３３种角度预测模式的方向??２．１．３帕间预测??帧间预测的作用是去除编码时间冗余，编码时间冗余主要表现在视频序列??相邻帧之间内容的重复性，两帧之间如果相减，得到的差值区域相对于原图像??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于初始点密度最大的改进型ISODATA聚类算法[J]. 李润青,谢明鸿,黄冰晶. 软件导刊. 2017(12)
[2]基于小波变换图像边缘检测的研究[J]. 杜航行,黄梓瑜,何佳蓉. 自动化与仪器仪表. 2016(01)
[3]基于灰度共生矩阵的纹理提取方法研究[J]. 任国贞,江涛. 计算机应用与软件. 2014(11)
[4]下一代视频编码标准关键技术[J]. 蔡晓霞,崔岩松,邓中亮,常志峰. 电视技术. 2012(02)
[5]基于L1范数的总变分正则化超分辨率图像重建[J]. 占美全,邓志良. 科学技术与工程. 2010(28)
[6]一种基于马尔科夫随机场模型的彩色纹理图像分割[J]. 魏小莉,沈未名. 武汉大学学报(信息科学版). 2010(08)
硕士论文
[1]基于混合超分辨的自适应下采样编码[D]. 胡增.中国科学技术大学 2017
[2]压缩视频的超分辨率技术研究[D]. 沈瀚祺.浙江大学 2016
[3]低码率低复杂度图像/视频编码技术研究[D]. 郑侃侃.上海交通大学 2015
[4]基于超分辨率重建方法的图像视频压缩编码技术研究[D]. 陈静涛.上海交通大学 2012
本文编号：3595819
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