基于分組統(tǒng)計及梯度結構相似度的AVS2幀內預測高效算法.pdf

1、AVS2視頻編碼是我國第二代音視頻編解碼標準AVS2的第二部分，主要面向高清與超高清視頻編解碼應用。AVS2的視頻壓縮率是上一代標準的二倍，與HEVC的水平相當，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)視頻編碼技術的基礎上，引進了眾多新穎的技術，但是也給編碼器帶來了較高的計算復雜度，導致編碼器編碼效率低下，不能滿足實時編碼的需要。因此，結合全Ⅰ幀配置的項目背景，本文研究了AVS2視頻編碼的關鍵技術，并提出了基于

2、分組統(tǒng)計的幀內亮度預測模式快速選擇算法和基于梯度結構相似度的編碼單元快速判決算法。
　　本文首先介紹經典的視頻處理技術及國內外視頻標準的發(fā)展過程，然后詳細分析了AVS2視頻標準采用的關鍵技術，包括:幀內預測，幀間預測，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的幀內亮度預測算法及其在官方代碼RD14.0中的實現方式，發(fā)現AVS2幀內亮度預測包含兩個過程: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種亮度預測模式中選出9種最佳預測模式，RDO過程主要是利用率失真優(yōu)化的準則從9種預測模式中選擇一種最佳的預測模式。針對RDO過程中候選模式較多，計算復雜度較高的情況，提出了一種基于分組統(tǒng)計的幀內預測模式快速選擇算法。在該算法中依據幀內亮度預測模式預測方向的相似性，把33種預測模式劃分為7個組。然后對經過RMD

4、選出的9種模式在7個組內的分布情況進行統(tǒng)計，并利用MPMs的特殊性，從9種預測模式中篩選出幾種模式進行RDO的計算，如此，達到降低計算復雜度，提高編碼效率的目的。
　　在幀內編碼單元判決方面，研究發(fā)現AVS2的幀內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，計算復雜度較高。針對該部分提出了一種基于梯度結

5、構相似度的編碼單元快速判決算法。在該算法中，根據圖像的空間相關性和梯度結構相似度能夠有效分析出圖像塊差異性的特點，通過分析當前編碼單元與相鄰的左邊或上邊已編碼單元的梯度結構相似度，并結合相鄰的左邊或上邊已編碼單元的大小來提前終止當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算法在官方代碼RD14.0上實現，并進行了大量的實驗驗證。根據實現結果可以發(fā)現，本文提出的基于分組統(tǒng)計