提高视频编码性能的相关技术研究

论文摘要

随着人们对视频体验要求的不断提高,高清、超高清视频的处理已经成为现代视频技术的发展方向,然而高清、超高清视频所带来的巨大数据量限制了其应用。为此,联合视频编码组（JCT-VC）正致力于制订一项在H.264/AVC技术基础上改进的更高性能的视频编码标准——高效率视频编码标准（HEVC）。本论文主要研究了可用于HEVC的自适应环路滤波器（ALF）技术和帧间预测中的高级位移矢量预测模式（AMVP）技术。为了达到更好的降低量化噪声效果,论文实现了两步补偿法,首先对解码恢复图像的直流噪声进行补偿,然后设计ALF补偿交流噪声。根据图像数据量化误差具有平稳性,且图像数据间相关性具有中心对称的特点,论文研究了已有的两对称ALF的设计方法,并设计了中心对称的ALF,从而进一步减少由编码端发送到解码端的滤波器系数的个数,提高视频编码效率。实验结果表明,两步补偿法可有效改善恢复图像质量,同时中心对称滤波器设计可以显著降低需要传输的滤波器系数信息,用于具有较高的中心对称性的图像压缩时,可提高压缩效率。AMVP是HEVC中帧间预测的关键技术,论文介绍了AMVP的技术发展历程,并针对其进行了技术改进的探索。基于最接近编码块真实位移矢量值的候选预测值（MVP）的统计分布特点,调整候选MVP的个数以及排列顺序。实验结果表明,研究的方法可提高一定的编码效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 论文研究内容
• 1.3 论文结构安排
• 第二章 HEVC视频编码标准
• 2.1 HEVC的前期发展
• 2.1.1 VCEG的探索历程
• 2.1.2 MPEG的探索历程
• 2.2 JCT-VC会议
• 2.3 HEVC关键技术
• 2.3.1 编码单元
• 2.3.2 帧内预测
• 2.3.3 帧间预测
• 2.3.4 变换与量化
• 2.3.5 环路滤波器
• 2.3.6 熵编码
• 2.3.7 增加输入信号比特深度
• 2.4 本章小结
• 第三章 自适应环路滤波器的研究
• 3.1 引言
• 3.2 ALF发展过程及其原理
• 3.2.1 ALF发展过程
• 3.2.2 ALF原理
• 3.3 量化噪声分析及两步补偿法
• 3.3.1 量化噪声分析
• 3.3.2 两步补偿法
• 3.4 中心对称ALF的设计方法
• 3.4.1 ALF系数
• 3.4.2 已有的两对称ALF设计
• 3.4.3 中心对称ALF的设计
• 3.5 两步补偿法实验结果与性能分析
• 3.5.1 仅补偿直流噪声
• 3.5.2 中心对称ALF降低交流噪声
• 3.6 本章小结
• 第四章 高级位移矢量预测模式研究
• 4.1 引言
• 4.2 AMVP技术提案
• 4.3 HEVC测试模型编码器中采用的AMVP技术
• 4.3.1 JCTVC-A124中的AMVP技术
• 4.3.2 JCTVC-D231中的AMVP技术
• 4.3.3 JCTVC-F088中的AMVP技术
• 4.4 对JCTVC-A124中AMVP技术的改进
• 4.4.1 增加两个候选MVP
• 4.4.2 统计所有候选MVP分布特点
• 4.4.3 重新排列候选MVP顺序
• 4.4.4 实验结果及性能分析
• 4.5 对JCTVC-D231中AMVP技术的改进
• 4.5.1 研究分析
• 4.5.2 实验结果及性能分析
• 4.6 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间的研究成果