hevc视频编解码及视频分析技术研究

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1、博士学位论文HEVC视频编解码及视频分析技术研究RESEARCHONHEVCVIDEOCODINGANDVIDEOANALYSIS赵亮哈尔滨工业大学2016年6月万方数据国内图书分类号：TP391.4学校代码：10213国际图书分类号：681.3密级：公开工学博士学位论文HEVC视频编解码及视频分析技术研究博士研究生：赵亮导师：赵德斌教授申请学位：工学博士学科：计算机应用技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:TH391.4U.D.C:681

2、.3DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONHEVCVIDEOCODINGANDVIDEOANALYSISCandidate：ZhaoLiangSupervisor：Prof.ZhaoDebinAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpecialty：ComputerAppliedTechnologyAffiliation：SchoolofComputerScienceandTechnologyDateofD

3、efence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据摘要摘要随着高清和超高清视频的不断涌现，H.264/AVC已不能满足人们对于更高的编码效率的需求，国际视频编码组织VCEG与MPEG联合成立JCT-VC工作组来制定新一代视频压缩标准HEVC(HighEfficiencyVideoCoding)，并于2013年完成了该标准的制定工作。与H.264/AVC相比，HEVC仍采用传统的混合视频编码框架，但其对各个模块的技术都进行了一

4、定的创新，包括灵活块划分方式、更加精细的帧内预测和基于竞争的运动矢量预测等，这些新的技术使得HEVC的编码效率提高了50%左右。然而，这些新的技术也大大增加了编码器的编码时间，阻碍了标准的应用与推广。因此，研究快速、高效的编码优化算法至关重要。同时，作为视频标准技术的一个重要应用，监控视频越来越受到大家的关注，对监控视频进行视频分析也逐渐成为研究热点，如何快速有效的进行监控视频中运动物体的检测和分类是建立智能监控系统的基础。因此，围绕以上问题，本文的主要研究内容包括以下几个方面：1、提出了简化的运动矢量预测技术为了简化运动矢量

5、的预测过程，本文对HEVC运动矢量的预测技术进行了如下两个方面的改进。首先，根据AdvancedMotionVectorPrediction(AMVP)中候选的空域和时域运动矢量的重要性的不同，本文提出了运动矢量列表构建过程的简化方案。其次，在HEVC编码标准的多视点扩展层中，HEVC采纳了预测单元级的运动信息继承（MotionParameterInheritance，MPI）来提高深度图中运动矢量的预测，通过分析发现，MPI模式的主要增益来自PU中的2Nx2N模式，因此本文提出将MPI模式从预测单元级调整到编码单元级来减少编

6、码该模式所需要的头信息。实验结果验证了这两项技术的有效性，其中AMVP技术的简化方案已被HEVC标准所采纳。2、提出了改进的量化系数扫描及编码方法为了提高量化系数的编码效率，本文对HEVC中量化系数的编码方法进行了如下两个方面的改进。首先，通过分析发现，是否使用变换的预测残差的能量分布是不同的，因此，本文针对变换跳过模式下编码块中预测残差的能量分布，设计了一套新的系数扫描方案。其次，对于色度分量，由于最大的编码单元和变换单元尺寸的不同，HEVC使用两种不同的方式对变换单元的编码块标志（CodedBlockFlag，CBF）进行

7、编码。为了简化色度分量CBF编码的过程，-I-万方数据哈尔滨工业大学工学博士学位论文本文提出了统一的CBF编码方法。实验结果验证了两种改进算法的有效性，其中统一的CBF的编码方法已被HEVC编码标准所采纳。3、提出了快速帧内编码算法为了降低HEVC的编码时间，本文提出了一个快速帧内编码算法，该算法包括以下四个技术。首先，利用当前编码单元与其周围编码单元之间的相关性，减少需要穷举的块划分结构的范围，从而加速块划分选择的过程。其次，为了降低帧内预测方向选择过程所需时间，本文根据粗选择过程中各个候选的预测方向最终被选为当前块的最优预

8、测方向的概率的不同，进一步减少进入率失真决策的帧内预测方向的个数；同时，考虑到图像之间的相关性，把当前块的最有可能预测方向也加入到率失真决策的集合中。再次，本文对不同的预测单元中使用的变换单元大小的概率进行统计和分析，提出了快速的变换单元深度选择算法。最后，根据模式信息对采用