SHVC质量可伸缩视频编码的快速算法研究

With the development in network technology and the terminal processing capability, high-definition video becomes the direction of developmenttrend. In order to adapt to variations in network bandwidth and the diversity of terminals, scalable video coding based on HEVC standard, so called SHVC (scalable HEVC extension) has become a hot research field.SHVC targets high coding efficiency,but its coding complexity is also very high, which seriously affects its future application. So, investigating fast encoding algorithms for SHVC has high research significance and broad application prospect. This proposal plans to study on fast algorithms for SHVC quality scalable video coding:(1)study on the relationship between direction modes and Hadamard Cost,the selection of initial direction modes,and then the best direction modes are obtained on this basis;(2)study on the distribution of inter-layer prediction units,decide whether the residual coefficients of pedicetion units with high possibilities is obeyed Gauss distrubition,so as to obtaind the early termination of prediction units;(3)study on the distribution of coding depths,encode the depth with high possibilities,skip the depth with very low possibilities and decide whether to encode the depth with relative low possibilities according to the differences of residuals and textures.Through the above study, the encoding complexity of quality SHVC can be reduced by 70% with negligible loss in coding efficiency , so as to promote the further development of China's information industry.

随着网络技术和终端处理能力的不断提高,高清视频是当前发展的趋势, 为了适应网络带宽的变化和终端的多样性，基于HEVC 的可伸缩视频编码标准SHVC 成为了研究的热点。SHVC 具有很高的编码效率，但其编码复杂度也非常高。研究基于SHVC 的快速编码算法具有重要的理论意义与广泛的应用前景。本项目旨在研究SHVC 质量可伸缩视频编码的快速算法：(1)研究方向模式与对应哈达玛值之间的关系及起始方向模式的选择，在此基础上得到最优方向模式；(2)研究层间预测单元分布规律，编码可能性很大的预测单元并对得到的残差系数研究是否满足高斯分布，从而得到预测单元提前终止判断条件；(3)研究层间编码深度分布规律，编码可能性较大的深度，跳过可能性很小的深度，根据残差或者纹理决定是否编码可能性较小的深度。通过以上研究，在编码效率损失很小的情况下编码速度能提高70%以上，从而推动我国信息产业的进一步发展。

随着视频编码技术的发展和网络通信技术的进步，当前多媒体通过网络连接在一起，由于网络的异构性和终端方面的多样性，这就要求编码所产生的比特流必须能够适应这些特点,可伸缩视频编码能够较好地解决以上问题。由于可伸缩视频需要对多个层进行层间和层间编码，这就导致编码非常复杂。因而，研究可伸缩视频编码的快速算法具有很重要的意义，尤其是在无线和实时环境中。 . 由于研究时间有限，我们只对质量可伸缩视频编码的快速算法进行了研究。在基于H.264/AVC的质量可伸缩视频编码SVC中，我们研究了质量可伸缩视频编码的帧内快速算法，中粒度的帧间快速编码算法。. 在SVC质量可伸缩视频编码的帧内快速算法中，我们研究了量化参数和模式分布的关系、模式和率失真值之间的关系、相邻宏块率失真值之间的关系，在此基础上研究提前终止以提高编码速度。实验结果表明，平均编码速度提高63.58%，信噪比损失为0.073 dB，带宽平均增加为1.07%。. 在SVC中粒度的快速编码算法中，我们研究了时间、空间和层间相关性及相关性程度，结合相关性和相关性程度预测各个模式的可能性大小并按照可能性从大到小的顺序进行编码，然后结合相关性和可能性研究提前终止以提高编码速度。实验结果表明，平均编码速度提高85.44%，信噪比损失为0.051dB，带宽平均增加为1.33%。. 该项目的科学意义在于:（1）在SVC帧内编码中，揭示了量化参数和模式分布的关系、模式和率失真值之间的关系；(2)在中粒度SVC帧间编码中，阐明了时间、空间和层间相关性下模式的分布，并提出了结合相关性和相关度进行预测的方法。