基于分組統(tǒng)計及梯度結(jié)構(gòu)相似度的AVS2幀內(nèi)預(yù)測高效算法.pdf

1、AVS2視頻編碼是我國第二代音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)AVS2的第二部分，主要面向高清與超高清視頻編解碼應(yīng)用。AVS2的視頻壓縮率是上一代標(biāo)準(zhǔn)的二倍，與HEVC的水平相當(dāng)，并且引入了監(jiān)控場景編碼，3D視頻編碼等。AVS2視頻編碼在引用傳統(tǒng)視頻編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上，引進了眾多新穎的技術(shù)，但是也給編碼器帶來了較高的計算復(fù)雜度，導(dǎo)致編碼器編碼效率低下，不能滿足實時編碼的需要。因此，結(jié)合全Ⅰ幀配置的項目背景，本文研究了AVS2視頻編碼的關(guān)鍵技術(shù)，并提出了基于

2、分組統(tǒng)計的幀內(nèi)亮度預(yù)測模式快速選擇算法和基于梯度結(jié)構(gòu)相似度的編碼單元快速判決算法。
　　本文首先介紹經(jīng)典的視頻處理技術(shù)及國內(nèi)外視頻標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展過程，然后詳細(xì)分析了AVS2視頻標(biāo)準(zhǔn)采用的關(guān)鍵技術(shù)，包括:幀內(nèi)預(yù)測，幀間預(yù)測，邏輯單元劃分，變換，量化，熵編碼及環(huán)路濾波等。
　　分析研究了AVS2的幀內(nèi)亮度預(yù)測算法及其在官方代碼RD14.0中的實現(xiàn)方式，發(fā)現(xiàn)AVS2幀內(nèi)亮度預(yù)測包含兩個過程:粗略模式選擇(Rough Model Dec

3、ision，RMD)和率失真優(yōu)化模式選擇(Rate Distortion Optimization，RDO)。RMD主要完成從33種亮度預(yù)測模式中選出9種最佳預(yù)測模式，RDO過程主要是利用率失真優(yōu)化的準(zhǔn)則從9種預(yù)測模式中選擇一種最佳的預(yù)測模式。針對RDO過程中候選模式較多，計算復(fù)雜度較高的情況，提出了一種基于分組統(tǒng)計的幀內(nèi)預(yù)測模式快速選擇算法。在該算法中依據(jù)幀內(nèi)亮度預(yù)測模式預(yù)測方向的相似性，把33種預(yù)測模式劃分為7個組。然后對經(jīng)過RMD

4、選出的9種模式在7個組內(nèi)的分布情況進行統(tǒng)計，并利用MPMs的特殊性，從9種預(yù)測模式中篩選出幾種模式進行RDO的計算，如此，達到降低計算復(fù)雜度，提高編碼效率的目的。
　　在幀內(nèi)編碼單元判決方面，研究發(fā)現(xiàn)AVS2的幀內(nèi)編碼單元判決過程采用了基于四叉樹遞歸劃分的方式，每個最大編碼單元(Large Coding Unit，LCU)劃分情況的判決過程都需要進行85次不同等級編碼單元的率失真計算，計算復(fù)雜度較高。針對該部分提出了一種基于梯度結(jié)

5、構(gòu)相似度的編碼單元快速判決算法。在該算法中，根據(jù)圖像的空間相關(guān)性和梯度結(jié)構(gòu)相似度能夠有效分析出圖像塊差異性的特點，通過分析當(dāng)前編碼單元與相鄰的左邊或上邊已編碼單元的梯度結(jié)構(gòu)相似度，并結(jié)合相鄰的左邊或上邊已編碼單元的大小來提前終止當(dāng)前編碼單元的向下劃分，或跳過一些不必要大小的編碼單元的率失真計算的目的。
　　最后，對于本文提出的相關(guān)算法在官方代碼RD14.0上實現(xiàn)，并進行了大量的實驗驗證。根據(jù)實現(xiàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，本文提出的基于分組統(tǒng)計