可伸缩视频编码标准SHVC 的低复杂度编码技术研究

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1、硕士学位论文可伸缩视频编码标准SHVC的低复杂度编码技术研究RESEARCHONLOW-COMPLEXITYENCODINGTECHNIQUESFORTHESCALABLEVIDEOCODINGSTANDARDSHVC余唱哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP391.4学校代码：10213国际图书分类号：681.39密级：公开工程硕士学位论文可伸缩视频编码标准SHVC的低复杂度编码技术研究硕士研究生：余唱导师：卢鑫讲师申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日

2、期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP391.4U.D.C:681.39DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONLOW-COMPLEXITYENCODINGTECHNIQUESFORTHESCALABLEVIDEOCODINGSTANDARDSHVCCandidate：YuChangSupervisor：Dr.LuXinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEng

3、ineeringSpeciality：ElectronicsandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要视频已经成为人们日常工作、生活中获取信息、传递信息的主要途径。视频信息庞大的数据量导致传输数据过多地消耗了时间

4、，而且网络的异构、终端的差异等因素也使得前几代面向存储和电路交换的可伸缩视频压缩编码标准很难满足现代IP网络，特别是无线网络的实时传输需求。为此，高效可伸缩视频编码H.265/SHVC标准应运而生。SHVC标准是高效视频编码标准（HighEfficiencyVideoCoding，HEVC）的可伸缩扩展，在继承了HEVC编码的高效性的同时，先进技术的引用极大地增加了SHVC标准的编码复杂度。针对SHVC标准的帧内预测和帧间预测编码计算量大，速度慢的缺点，本文提出两种帧内预测快速算法以及一种帧间预测快

5、速算法，从而大幅降低SHVC标准的计算复杂度，节省了编码时间，为SHVC标准实现实时编码提供了可能性。本文的主要内容为：首先，本文为空间可伸缩SHVC标准提出了一种适用于增强层帧内预测的编码单元（CodingUnit，CU）编码深度决策快速算法。本算法首先利用编码树单元（CodingTreeUnit，CTU）的交流系数能量对图像的纹理复杂度进行分类，为纹理复杂度简单和复杂的CTU分别初步去除采纳可能性较低的编码深度。对于纹理复杂度介于简单与复杂之间的CTU，利用基本层与增强层之间在编码深度上的相关性

6、为其预测一个缩小的编码深度范围。其次，利用编码深度在同一增强层的空间相邻CU之间的相关性，对初步缩小的编码深度范围作进一步的限制，以提前终止CU划分处理过程。相比于SHM原始算法，本算法最多可节省约52%的编码时间，同时仅引起极低的码率增加（0.89%），峰值信噪比的平均下降也可忽略不计（0.03dB）。其次，本文针对空间可伸缩SHVC标准提出了一种适用于增强层帧内预测的编码模式决策快速算法。本算法充分利用先验知识，有选择性地对帧内编码模式在时间、空间和层间存在的相关性进行结合，为不同尺寸的预测单元

7、（PredictionUnit，PU）分别构造初始候选编码模式列表，减少需要执行粗略模式决策（RoughModeDecision，RMD）的编码模式数量。另外，本算法还对RMD之后的编码过程进行了优化。通过比较RMD过程筛选出的编码模式的哈达玛（Hadamard）变换代价值，去除代价值较大的编码模式，从而进一步减少了候选编码模式的个数，降低了编码计算量。相比于SHM原始算法，本算法可将编码时间缩短为原来的80%，同时带来的码率增加仅为0.98%，峰值信噪比的下降也仅为0.06dB。此外，本文还将空间

8、可伸缩SHVC标准的增强层帧内预测CU编码深度决策算法与帧内编码模式决策算法整合成为SHVCI摘要增强层帧内预测快速算法。实验证明，对于所有类型的测试视频，整合后的快速算法可以实现平均40%的时间节省，而损失的PSNR值仅为0.08dB，平均增加的码率不超过1.6%。最后，本文针对空间可伸缩SHVC标准提出了一种适用于增强层帧间预测的PU划分模式决策快速算法。本算法利用PU划分模式在基本层与增强层之间的相关性，为增强层当前PU预测出最有可能的几种PU划分模式，减少编码