H.264帧内预测模式选择的快速算法分析

帧内预测是H.264/AVC的一个重要组成部分,它充分利用了图像的空间相关性,提高了压缩效率,对编码器的整体性能提高具有重要作用。然而其运算复杂度很高,不能满足实时视频的要求。因此,近几年很多文章提出了H.264帧内预测模式选择的快速算法,它们对H.264/AVC实现实时编码做出了很大贡献。本文就是对近年来的提出的各种帧内预测模式选择的快速算法的进行了实际验证,并且分析了每种算法的优缺点。     

MPEG-2到H.264/AVC转码中的快速模式选择算法

为了降低MPEG-2到H.264/AVC的转码复杂度,针对转码过程中H.264/AVC编码的多模式预测,提出一个有效的快速模式选择算法.算法用MPEG-2中已有的运动矢量的差异来衡量宏块的运动情况,对运动矢量进行聚类,进而用聚类结果来选择预测模式.实验结果表明,算法可以在视频质量损失很小的情况下大幅度降低转码中再编码的复杂度.     

一种基于H.264/AVC的帧内预测模式选择快速算法

视频编码标准H.264/AVC用帧内和帧间模式预测来提高率失真性能。但是这种多模式选择和穷举式搜索大大增加了编码复杂度。本文提出了一种帧内预测模式选择快速算法,其i核心思想是根据已确定的Intra_16x16最优预测模式来削减Intra_4x4块的预测模式数。通过本算法,可在比特率和PSNR值基本上不变的情况下使得H.264/AVC编码时间大为降低。     

H.264/AVC帧内预测模式选择算法研究

H.264/AVC采用空间域上的帧内预测技术,进一步提高了编码效率,但由于H.264/AVC支持的帧内预测模式数较多,使预测的复杂度大幅度增加。详细分析了帧内预测模式的选择过程,提出一种快速的率失真优化(RDO)模式下的快速Intra_4×4模式选择算法,该算法根据SATD(SumofAbsoluteTransformedDifference)以及相邻块的预测模式之间的相关性等特征,预先排除了超过65%可能性小的Intra_4×4模式,避免了不必要的计算,从而大幅度降低帧内预测的复杂度,同时基本保持了H.264/AVC的编码性能。     

一种利用宏块直方图的快速帧间预测方法*

针对H.264/AVC编码复杂度高难以实时应用的缺陷,在深入研究H.264/AVC中重要且耗时的帧间预测编码技术的基础上,提出了一种融合宏块直方图分布信息的分层逐级预判的快速帧间预测算法。仿真实验结果表明,提出算法与H.264/AVC标准算法相比,在保持重建视频图像质量和输出码流结构的前提下,平均节省编码时间约70%,改善了编码复杂度与编码实时性,保持了H.264/AVC低码率的编码优势。该算法有效地提高了H.264/AVC的编码效率。     

一种H.264/AVC中帧内快速预测方法研究

文章详细分析了H.264/AVC中帧内预测的模式选择过程,并且提出一种快速的Intra_4×4模式选择算法。该算法根据相邻块预测模式相关性及各预测模式的相关性在计算RD_cost前先对帧内9种模式进行预判断,选择与最可能模式相关的模式作为候选模式,可预先避免计算超过50%的可能性小的模式,从而使帧内预测的复杂度降低,同时基本保持了H.264/AVC的编码性能。     

基于边缘方向直方图的H.264帧内预测快速算法

H.264/AVC是最新的视频编码标准,和以往的标准相比,它具有更高的压缩性能.H.264/AVC采用了非标准方法率失真优化(RDO,Rate Distortion Optimization)技术,提高编码性能的同时也使得计算复杂度大大增加,难以适应实时性要求较高的场合.为了降低帧内预测模式选择的复杂度,在Pan算法的基础上提出了快速模式选择新算法.对Pan的基于边缘方向直方图的快速算法进行了改进;同时,结合色度预测模式与亮度预测模式的相关性,以及Intra16×16与Intra4×4的相关性,从而降低了模式选择的计算复杂度.实验结果表明,该方法在PSNR和码率基本不变的情况下,编码时间大大缩短.     

基于重建编码信息的视频ROI提取算法

针对H.264/AVC视频编码标准计算复杂度高、难以实时应用的缺陷,利用重建块的运动矢量和帧间预测模式,并结合人类视觉感知特征,提出一种视频感兴趣区域快速提取算法及其优化编码方案。仿真结果表明,与H.264/AVC算法相比,该算法能够在码率平均增加0.17%、峰值信噪比平均下降0.052 dB的前提下,节省53.11%的编码时间。     

H.264/AVC中一种快速帧内预测选择算法

针对帧内预测模式计算量大的问题,有必要研究RDO(Rate Distortion Optimization,率失真优化)模式下的快速帧内预测模式选择算法.详细分析了H.264/AVC中帧内预测的模式选择过程,并且提出一种快速的Intra_4×4模式选择算法.该算法根据相邻块预测模式的相关性及各预测模式的相关性,在计算RD_cost前先对帧内9种模式进行预判断,选择与最可能模式相关的模式作为候选模式,从而使帧内预测的复杂度降低,同时基本保持了H.264/AVC的编码性能.该算法平均节约时间约18%,而图像质量(PSNR)仅平均下降不到0.1dB,比特流平均增加不到2.0%.     

一种H.264/AVC视频编码并行算法

针对H.264/AVC视频编码串行算法编解码耗时长的问题,提出一种新的基于动态调度的H.264/AVC视频编码并行算法.以画面组为并行编码单元,各个并行计算单元之间采用全局通信模式,即Master-Worker模式进行互相通信,可降低并行编码的通信成本.实验结果验证了该算法在H.264/AVC视频编码应用中的优越性,能够保证视频的质量,且具有较高的编码加速比.     

H.264/AVC中基于决策树的P帧快速模式选择（HHME2013第61号论文）

目的：H.264/AVC帧间预测编码需要对所有可能编码模式计算并比较率失真代价,众多的模式类型导致了P帧编码的计算复杂度非常高。本文提出了一种针对P帧的基于决策树的快速选择候选模式算法。方法：在对宏块进行16×16的帧间运动估计后,首先根据残差宏块中4×4全零系数块个数对部分宏块直接选择出候选模式;然后使用16个4×4块的SATD值,采用决策树分类方法对其余宏块选择候选模式。结果：由于只需对候选模式进行编码,因此有效降低了编码器的计算复杂度。实验结果表明,与原始全搜索编码算法相比,该算法对不同运动程度的视频序列获得了较一致的编码时间节省,同时平均峰值信噪比的损失和平均比特率的增加均较少。结论：本文提出了一种新的P帧帧间预测候选模式选择算法,根据帧间运动估计后的残差宏块信息,采用决策树方法对候选模式集进行分类。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下,有效地降低编码过程中的计算量,缩短编码时间。     

H.264/AVC中基于决策树的P帧快速模式选择

目的 H.264/AVC帧间预测编码需要对所有可能编码模式计算并比较率失真代价,众多的模式类型导致了P帧编码的计算复杂度非常高。为此提出一种针对P帧的基于决策树的快速候选模式选择算法。方法在对宏块进行16×16的帧间运动估计后,首先根据残差宏块中4×4全零系数块个数对部分宏块直接选择出候选模式;然后使用16个4×4块的变换域系数绝对值之和(SATD)值,采用决策树分类方法对其余宏块选择候选模式。结果由于只需对候选模式进行编码,因此有效降低了编码器的计算复杂度。实验结果表明,与原始全搜索编码算法相比,该算法对不同运动程度的视频序列获得了较一致的编码时间的节省,同时平均峰值信噪比的损失和平均比特率的增加均较少。结论新的P帧帧间预测候选模式选择算法,根据帧间运动估计后的残差宏块信息,采用决策树方法对候选模式集进行分类。实验结果表明,该算法能在保证视频编码质量的前提下,有效地降低编码过程中的计算量,缩短编码时间。     

一种新的H.264视频场景切换检测算法

H.264/AVC QCIF视频场景切换检测是视频应用中一个极具挑战性的研究课题,只利用宏块信息很难得到满意的检测效果,为此提出了一种采用动态阈值和AC相似度的H.264/AVC视频场景切换检测算法,考虑编码预测模式和DCT系数等信息,提出基于编码比特数的动态阈值和基于AC能量的AC图像相似性两个判决准则,据此进行视频场景切换检测。实验结果表明,在高速运动及场景切换频繁的视频上场景切换检测率得到提高,性能也优于现有的算法。     

H.264帧内预测快速模式选择

H.264/AVC视频编码标准中用率失真优化(RDO)方法为一个宏块(MB)判决最佳编码模式来提高编码效果,加大了算法复杂度并且计算冗余大。为了克服这一缺点,一种快速帧内预测模式选择算法被提出。在色度预测中,根据宏块的色度纹理复杂度,把原先的4种模式降到1或2种;在亮度16×16块模式判决中,根据最小哈达玛变换的绝对误差和(SATD)来选择最佳模式;在亮度4×4块模式判决中,该算法在9种模式中选择3种可能模式作为候选模式。通过比较16个4×4块总代价与1个16×16块的代价来选择最佳块选择模式,实验表明,该算法能在节省69%左右编码时间的情况下,比特率与峰值信噪比(PSNR)保持不变。     

Fast block mode decision algorithm in H.264/AVC using a filter bank of Kalman filters for high definition encoding

In this paper, we propose a fast mode decision algorithm using a filter bank of Kalman filters for H.264/ AVC. For the highest coding efficiency in H.264/AVC, a macroblock can be coded with seven different block sizes for motion compensation in an inter mode and various spatial prediction modes in an intra mode. The conventional encoder employs a complex technique for mode decision based on a rate-distortion (RD) cost of all possible modes. Hence, for the purpose of selecting the best block mode with the minimum RD cost, the conventional procedure requires much computational burden and a very complex encoding structure. In order to reduce the complexity, we propose a fast algorithm for mode decision based on Kalman filtering to estimate RD cost of a specific block mode. Furthermore, we propose an optimized structure of H.264/AVC encoder to implement the proposed algorithm. Without considerable performance degradation, using SIMD technology, the computer simulation shows that the proposed methods are dramatically faster than the original JM 9.6 encoder.     

一种快速的H.264/AVC帧内预测模式选择算法

H.264/AVC采用RDO技术选择帧内和帧间预测模式以进一步提高编码的效率,取得显著效果,但同时大幅度增加了预测的复杂度。该文提出一种RDO模式下的快速Intra_4x4模式选择算法,该算法根据SATD特征以及相邻块的预测模式之间的相关性,可以预先排除约50%可能性小的Intra_4x4模式,避免了不必要的代价(RD_Cost)计算,从而大幅度降低帧内预测的复杂度,同时基本保持了H.264/AVC的编码性能。     

A fast and low complexity approach for H.264/AVC intra mode decision

As one of the main features of H.264/AVC, intra prediction coding technique acts as a basis for encoding performance and efficiency. In official reference software Joint Model (JM), it employs the rate distortion optimization (RDO) technique to get to the best encoding performance. By full searching (FS) all of the candidate modes under the rule of RDO, peak-signal-noise-rate (PSNR) decreases to a very low level, but at the same time, the complexity of calculation increases a lot. Many researchers had devoted to searching the fast algorithm which can decrease the complexity, and had designed so many excellent and intelligent fast algorithms. In this paper we introduced a low complexity and fast approach for H.264/AVC intra prediction algorithm. The new approach is based on reducing the number of candidate modes for further RDO calculation, and decreasing the computational complicacy. It can decide the interpolation direction accurately by calculating the directional pixel-value differences (DPD) of target block, and then do statistic with the obtained values to choose the most probable modes. The experimental results demonstrate that the proposed algorithm can achieve more than 70% time saving than JM, but only a tiny degradation of encoding performance is brought in.