AVS2中基于通用串匹配算法的高效屏幕图像编码关键技术研究

Screen content coding (SCC) has become the key technology to solve the data transferring bottlenecks from the cloud to the client in the new generation of cloud computing and information processing platforms, thus has attracted high attention from both academia and industries. . However, recent research shows that due to the diversity and comprehensiveness of screen contents, the existing HEVC SCC algorithm is not efficient enough to code different regions with different characteristics in screen contents.. Hence, based on the latest AVS2 SCC extension currently under development, the main tasks of the proposed project are as follows. 1) Using universal string matching (USM) approach, a variety of new constrained string modes and their optimal combinations will be explored to establish the framework of efficient AVS2 SCC theory, algorithms and system implementation; 2) New early termination and fast search algorithms will be studied by fully considering the relations between the rate-distortion characteristics of the various encoding algorithms and the characteristics of screen content; 3) A better solution to solve the compatibility issue between the 4:2:0 chroma format in intra or inter prediction algorithm and 4:4:4 chroma format in USM algorithm will be established in AVS2 SCC extension.. The proposed project not only provides a new and efficient algorithm for SCC, but also advances the theory and methods in video coding area, thus promotes our intellectual property of SCC technology to be adopted into the international standards.

屏幕图像编码（SCC）技术已经成为新一代云计算与信息处理平台中解决云端与客户端数据传输瓶颈问题的亟需的技术，受到了学术界和工业界的高度关注。最近的研究表明，屏幕图像具有多样性与广泛性，现有的HEVC SCC算法不能很好地对不同内容特性的区域进行高效编码。为此，本课题在我国正在制定中的新一代AVS2 SCC扩展版中，拟开展如下研究工作：1）探索基于各种新的受限串模式及其最佳组合的通用串匹配算法（USM），建立面向AVS2的高效SCC理论、算法与系统实现的体系；2）综合考虑各种编码算法的率失真特性和屏幕图像特性的内在联系，提出新的提前终止方案和快速搜索算法；3）提出AVS2中基于420采样格式的帧内、帧间预测算法和基于444采样格式的USM算法的无缝对接算法。本项研究不仅为高效的SCC算法提供新的思路和解决方案，还将丰富视频编码理论与方法，推动具有我国知识产权的SCC技术进入国际标准。

屏幕图像编码（SCC）技术已经成为新一代云计算与信息处理平台中解决云端与客户端数据传输瓶颈问题的亟需的技术，受到了学术界和工业界的高度关注。针对屏幕图像具有多样性与广泛性，本课题在我国音视频标准AVS2标准中，开展了基于通用串匹配（预测）的高效屏幕内容编码算法及其关键技术研究，主要开展的研究工作如下：1）探索了基于各种新的受限串模式及其最佳组合的通用串匹配算法（USM），建立和完成了基于USM算法的高效屏幕图像编码和解码的理论、算法、技术方案及其系统实现（已向AVS工作组提交了30多份技术提案、源代码和标准草案文本）。2）综合考虑各种编码算法的率失真特性和屏幕图像特性的内在联系，提出了新的提前终止方案和快速搜索算法；3）提出了AVS2中基于420采样格式的帧内、帧间预测算法和基于444采样格式的USM算法的无缝对接算法。提出的通用串匹配（预测）算法，与国际同期最新HEVC屏幕内容编码标准相比，在保持较低复杂度和开销的前提下，编码效率已经超过了HEVC SCC标准的编码效率。尤其是在全帧内配置下，对于屏幕内容编码序列中重要的TGM序列类别，编码效率已经超过20%以上。本项研究不仅为高效的SCC算法提供新的思路和解决方案，还将丰富视频编码理论与方法，推动具有我国知识产权的SCC技术进入国际标准。