基于运动分析的高性能视频编码（HEVC）优化

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1、膽｛謂似專國博士学位论文ｊ肇圍＿基于运动分析的高性能视频编码（ＨＥＶＣ）＂优化．作者姓名肖巍指导教师姓名、职称吴枫、石光明教授申请学位类别工学博士西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行Ｍ研宄工作及取得的研宄成果ｔ尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与？我一同工作

2、的同事对本研宄所做的任何页献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。．一学位论文若有不实之处切法律责任。，本人承担丨本人签名：日期：山＿西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西￥电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件．，允许查阅、借阅论文以公布论文的全部或部分内容：学校可，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文。、发明专利等成

3、果，署名单位为西安电子科技大学？保密的学位论文在解密后适用本授权书。本人签名；导师签名：２日期丨＝Ｈ期：学校代码10701学号1302110042分类号TN91密级公开西安电子科技大学博士学位论文作者姓名：肖巍一级学科：信息与通信工程二级学科：智能信息处理学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：吴枫、石光明教授学院：电子工程学院提交日期：2016年9月EncodingOptimizationsbasedonMotionAnalysisforHighEfficiencyVideoCoding(HEVC)Adisserta

4、tionsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinIntelligentInformationProcessingByWeiXiaoSupervisor:FengWu,GuangmingShiTitle:ProfessorSeptember2016摘要摘要随着计算机多媒体技术的高速发展、电子设备的升级换代和网络带宽的提高，人们对高清数字视频服务的需求也在不断增长。无论是娱乐相关的电影电视

5、，还是工作相关的视频会议或者学习相关的远程教育，大量的视频通过互联网被广泛传播，用于人们的日常生活。与此同时，视频的分辨率在不断提高，从最早176×144发展到现在广泛使用的高清1920×1080（1080p），甚至未来不久会出现的超高清8K×4K。另外，图像内容类别也在不断丰富。除了传统的相机拍摄内容外，还包含文字、图形和动画的屏幕内容近几年也逐渐流行起来。为了减少视频存储和传输的代价，必须尽可能地提高编码效率。对于实际应用场景，还必须提高编码速度。这两方面都需要对编码器进行合理的优化。高性能视频编码（Highefficiencyvid

6、eocoding，HEVC）是目前最新一代的视频压缩标准，比上一代H.264标准提升约一倍的编码效率。同时HEVC标准扩展也针对屏幕内容视频开发了专门的编码技术，能提高对屏幕内容的编码效率。本文主要基于对视频内容的运动分析，从算法改进和实现优化的角度研究HEVC编码器的速度和效率的优化。无论是对传统的视频编码还是最新的HEVC编码，运动估计都是其中最重要的编码技术和复杂度最高的编码模块之一，它能通过相邻帧之间的运动搜索找到内容相同或相似的图像块作为当前编码块的预测。无论对相机拍摄内容，还是对屏幕内容的视频编码，运动估计的性能都直接影响编码

7、速度和编码效率。更重要的是，运动估计不仅能找到编码块的高质量预测，而且通过对内容的运动分析，还可以帮助理解视频内容的变化特性，对于编码器在快速编码和编码效率提升方面的优化都会带来巨大的帮助。基于运动分析，本文针对HEVC编码的速度和效率优化的三个问题分别提出了优化方案，主要创新及成果如下所示：(1)针对HEVC的编码速度优化问题，本文提出了基于图形处理器（GraphicsProcessingUnit，GPU）和中央处理器（CentralProcessingUnit，CPU）协同优化的HEVC快速编码方案。该方案主要有两点创新。首先，本文提

8、出了基于GPU的并行运动估计方案。该方案在利用并行计算提高编码速度的同时，极大地降低了在并行处理中由于缺失运动矢量预测（motionvectorpredictor，MVP）带来的编码效率损失。