基于超高分辨率视频的HEVC低复杂度模型和方法研究

新一代超高尺寸、超高分辨率HDTV引起人们的强烈需求，在家庭影院、数字广播等方面将有广泛应用，已成为国际上的前沿研究热点。JCT-VC正以H.264为基础扩展制订主要针对超高分辨率视频下一代编码标准（HEVC），其测试模型HM目前已至1.0版本，预计2012年下半年即可推出HEVC标准。但是HEVC编码方案是在本来就相当复杂的H.264框架上扩展，又引进更精良的预测、变换以及滤波工具，加之又主要针对超大尺寸的视频，使其复杂度高到很难在实际中运用，如何在保持较低复杂度下，大幅提高编码效率，已成为当务之急。本申请正是以降低复杂度和提高HEVC编码效率为目标，在提出构建Intramode&Texture、运动一致性模型和分数像素搜索匹配误差曲面模型的基础上，通过HEVC帧内和帧间预测的结构研究以及时、空间预测的联合优化使HEVC具有较低复杂度的同时大幅提高编码效率，为HEVC面向应用建立基础。

本项目以超高分辨率视频编码的低复杂度模型和方法为目标，探索HEVC编码的高效算法，获得主要成果如下：1）分别提出Intramode&Texture相关性模型、运动一致性模型以及CU像素块深度搜索匹配模型，为HEVC多角空间预测和多层多模式时间预测的算法优化提供理论依据；2）提出了自适应确定最佳CTU编码尺寸的搜索路径以及三种四叉树划分提前终止策略，可比HEVC校验模型的平均运算量降低42%；3）提出结合快速CU尺寸判决的HEVC帧内预测模式判决算法，在仅受到0.06dB PSNR 损失的情况下最大可降低复杂度67%。4）鉴于可变的尺寸变换的变换性能优于传统的固定块尺寸的变换性能，但会造成编码端的高的计算复杂度，提出一种快速变换尺寸判决算法，可节省55%的变换处理复杂度而编码效率的损失可忽略不计。本项研究开展以来，已在国际期刊上发表SCI检索论文15篇，其中在IEEE/ACM核心刊物发表论文9篇，入选ESI高被引论文2篇（在视频编码研究主题，近10年以来以国内研究结构为第一单位的共3篇）。在主流的国际会议和国内一流期刊上发表EI检索论文10篇(2篇邀请报告)和出版论著1部，提交国际和国内标准化提案4项；申请国家发明专利7项，授权专利1项。所发表的论文共被他引400余次（单篇最高引用150余次），获得教育部自然科学二等奖1项。上述研究成果，为超高清2D/3D电视面向应用提供了理论和技术基础。