HEVC幀間預(yù)測編碼的研究

HEVC幀間預(yù)測編碼的研究隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展,多媒體已經(jīng)深深融入到人們生活,其中視頻是多媒體中信息量最大、也是最常用的媒體,然而,它的數(shù)據(jù)量也是非常龐大的,不經(jīng)過壓縮編碼的視頻一般難以直接在互聯(lián)網(wǎng)中傳輸。視頻壓縮編碼技術(shù)是視頻存儲(chǔ)、傳輸?shù)那疤?也是數(shù)字電視、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)視頻等應(yīng)用的核心技術(shù)。近年來視頻分辨率越來越大,高分辨率視頻對(duì)存儲(chǔ)提出了很高的要求,為此ITU-T視頻編碼專家組和MPEG委員會(huì)聯(lián)合定制了最新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC(HighEfficiencyVideoCoding),并于2013年1月正式頒布,同時(shí)提供了編解碼參考軟件HM,引起了廣大學(xué)者的熱情研究。幀間編碼技術(shù)是視頻編碼中的關(guān)鍵技術(shù)之一,也是最耗時(shí)的部分,占據(jù)了整個(gè)視頻編碼中約一半的運(yùn)算量,如何兼顧運(yùn)算量與運(yùn)算精度一直以來是個(gè)熱門而具挑戰(zhàn)性的課題,學(xué)者們紛紛提出來了各種不同快速算法,然而幀間預(yù)測編碼的各種快速算法都是基于塊匹配,近年來有部分學(xué)者開始在幀間編碼中引入仿射變換模型,意在進(jìn)一步提高編碼質(zhì)量。本文在學(xué)習(xí)HEVC整體編碼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,深入研究了幀間編碼,結(jié)合部分學(xué)者對(duì)仿射變換的初步探索結(jié)果,進(jìn)一步探討了仿射變換的模式劃分、運(yùn)動(dòng)向量以及運(yùn)算復(fù)雜度,并通過實(shí)驗(yàn)證明了本文所提觀點(diǎn)的正確性和算法的有效性,論文主要工作如下:(1)提出了基于坐標(biāo)描述的仿射運(yùn)動(dòng)模型,并對(duì)仿射變換單元做進(jìn)一步細(xì)分,將基于方塊的仿射變換轉(zhuǎn)化為基于三角塊的仿射變換,實(shí)驗(yàn)證明,本文算法可以獲得比塊平移更大的匹配精度;研究了由仿射變換產(chǎn)生的MV(運(yùn)動(dòng)向量)的性質(zhì),通過理論和實(shí)驗(yàn)證明了相鄰MV的相關(guān)性很差,不具備類似Merge模式的可預(yù)測性;提出一種用于仿射運(yùn)動(dòng)估計(jì)的快速搜索方法,在匹配精度損失很小的情況下,縮短了運(yùn)動(dòng)估計(jì)的時(shí)間。(2)鑒于HEVC的參考軟件過于復(fù)雜、幀間預(yù)測編碼結(jié)構(gòu)龐大,所以未能將本文算法嵌入HM中,但本文仿照HEVC結(jié)構(gòu)獨(dú)立編寫了整個(gè)幀間預(yù)測編碼,包括預(yù)測單元的劃分、運(yùn)動(dòng)估計(jì)、量化及熵編碼,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出不同測試序列的B-D曲線,仿