HEVC視頻編碼的率失真優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)(HEVC)是針對(duì)視頻應(yīng)用的多樣化和視頻高清化趨勢(shì)而提出的新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。HEVC采用了許多新的編碼技術(shù)，包括基于四叉樹結(jié)構(gòu)的塊劃分技術(shù)、更加不同的幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)等。相對(duì)于以前的H.264/AVC編碼標(biāo)準(zhǔn)，HEVC能夠在相同的視覺質(zhì)量下壓縮效率提高約50％。但是，它是以計(jì)算復(fù)雜度的顯著增加為代價(jià)的。HEVC采用率失真優(yōu)化（RDO）技術(shù)，在輸出的碼率和編碼的失真度之間進(jìn)行平衡，從而確定最優(yōu)的圖像塊的劃分結(jié)構(gòu)和最優(yōu)的預(yù)測(cè)模

2、式等。因此，RDO技術(shù)是影響HEVC視頻編碼的視覺質(zhì)量和編碼效率的關(guān)鍵因素。本文將從降低計(jì)算復(fù)雜度和改善率失真性能的角度，研究HEVC視頻編碼的RDO技術(shù)。具體地，本文的主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　首先，針對(duì)HEVC中RDO技術(shù)存在的計(jì)算復(fù)雜度過高的問題，提出了一個(gè)基于量化后的系數(shù)碼率估計(jì)和失真估計(jì)的簡(jiǎn)化RDO技術(shù)的框架，加速其RDO技術(shù)過程。通過對(duì)量化后的DCT系數(shù)進(jìn)行碼率估計(jì)和失真估計(jì)，使其編碼時(shí)跳過RDO技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)框架中的熵編

3、碼、反量化和反變換等模塊，顯著降低了其計(jì)算復(fù)雜度。此外，通過使用Sobel算子計(jì)算圖像邊緣的梯度矢量值，并根據(jù)預(yù)測(cè)單元（PU）梯度矢量值的總和，對(duì)候選的幀內(nèi)預(yù)測(cè)候選模式集進(jìn)行篩選，從而確定幀內(nèi)編碼預(yù)測(cè)模式，可以極大地降低由于候選預(yù)測(cè)模式過多引起的巨大計(jì)算復(fù)雜度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的方法可以極大降低HEVC的RDO技術(shù)和幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法的復(fù)雜度。
　　其次，對(duì)于RDO技術(shù)的失真度準(zhǔn)則，提出了一種結(jié)合結(jié)構(gòu)相似度（SSIM）和平方誤差和

4、（SSE）的失真度測(cè)量準(zhǔn)則?，F(xiàn)有的RDO技術(shù)失真測(cè)度通常采用SSE，并不總是能符合人眼視覺系統(tǒng)。通過結(jié)合SSIM和SSE并納入到RDO技術(shù)過程的視頻失真估計(jì)，兼顧了SSIM對(duì)于邊緣等紋理復(fù)雜區(qū)域的失真估計(jì)所表現(xiàn)出的良好性能和SSE對(duì)于平滑區(qū)域失真估計(jì)可以表現(xiàn)出的良好性能且所具有的計(jì)算簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高了編碼后的感知視頻質(zhì)量。此外，考慮到HEVC編碼時(shí)每個(gè)編碼塊的量化參數(shù)（QP）可能不同，提出了一種基于最優(yōu)QP的拉格朗日算子，更好地平