基于统计的HEVC帧内预测模式选择快速算法李金洋，孙松林**510152025303540（北京邮电大学信息与通信工程学院，北京100876）摘要：2009年，由ITU-T视频专家组VCEG和ISO/IEC的运动专家组MPEG联合组成的视频编码联合工作组(JointCollaborativeTeamonVideoCoding，JCT-VC)研究下一代视频编码标准——高效率的视频编码标准(HighEfficiencyVideoCoding，HEVC)，其编码压缩性能较H.264提高一倍。虽然依然采用混合编码的整体架构，但是由于各方面的复杂度明显提高。为了提高其HEVC的运算速度，本文对HEVC的帧内预测模式选择情况进行了统计分析，实现了HEVC帧内预测模式选择快速算法。该算法同官方的原始算法相比，提高了10%左右的速度，具有一定的应用意义。关键词：HEVC；帧内预测；模式选择；MPM，RDO中图分类号：TN919.81TheFastAlgorithmofHEVCIntraPredictionModeDecisionBasedonStatisticsLIJinyang,SUNSonglin(SchoolofInformationandCommunicationEngineering,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876)Abstract:Inthispaper,agoodalgrithminHEVCintra-prediciongmodedecisionisproposed.In2013,JointCollaborativeTeamonVideoCoding,thejointvideoprojectoftheITU-TVideoCodingExpertsGroup(VCEG)andtheISO/IECMovingPictureExpertsGroup(MPEG)standardizationorganizations,firstpublishthenextgenerationofvideocodingstandard,HighEfficiencyVideoCoding(HEVC).ComparetotheH.264HEVChas50%bit-ratereductionforequalperceptualvideoquality.AlthouththestructureofHEVCisthesameasH.264,thecomplexityofHEVCisfarmorehigherthanH.264.ForimprovingthespeedofHEVC,thispaperraiseupafastalgrithminHEVCintra-predictionmodedecisionwhichisbasedonthestatisticsofHEVCintra-predicion.ComparedwithHM,thealgrithmhasimprovethespeedby10percent,ismeaningfultotheapplicationofHEVCKeywords:HEVC;intraprediction;modedecision;MPM;RDO0引言HEVC是由ITU-T视频编码专家组VCEG和ISO/IEC动态图像专家组MPEG联合组成的视频工作组JVT制定的数字视频编解码器标准[1]。在该标准发布之前，H.264是当今视频编码领域使用最为广泛的一种视频编码技术，在视频应用的各个领域保持着统治的地位。但是随着高清技术的发展，亟需一种新的标准，来适应日益增长的需求。HEVC主要针对分辨率从320x240到7680x4320的视频压缩，特别是其中的高分辨率高清视频，编码性能与H.264/AVC的高级档次编码(HighProfile)相比较，提高一倍的效率[2]。HEVC延续了H.26X和MPEG系列的基于块的预测、变换、熵编码混合模型，采用了更为复杂的分块编码的结构，增强的运动估计策略等方法，获得比当前的H.264/AVC标准更高的编码性能和效率。虽然HEVC提高了压缩的效率，但复杂度有明显的提高。例如，帧内预测模式数从H.264作者简介：李金洋（1988-），男，硕士研究生，多媒体视频编码通信联系人：孙松林（1974-），男，副教授，多媒体无线通信.slsun@bupt.edu.cn-1-标准中的8种到现在35种，采用了四叉树分割的方式进行图像表达等。这些新特征也在一4550定程度上增加实时编解码的难度。虽然在HEVC帧内中采用了率失真优化（RDO），以及MPM的算法。但是仍然具有较高的复杂度，需要进一步优化。本文的主要目的是和研究HEVC帧内预测的模式选择快速算法。希望通过对帧内模式选择相关性统计的研究，找到相应的策略以减少帧内预测的复杂度。1HEVC关键技术介绍HEVC仍然沿用混合编码的视频编码框架，该框架中的技术同之前的技术比较来看，虽然大致的编码框架内容及流程并没有过多的改变，但是在细节上有很大的变化。HEVC编码框架如图1所示。图1HEVC混合编码架构551.1图像表达1.1.1编码单元CU在H.264视频编码标准中，宏块是编码的最基本的单元，其尺寸是固定16×16像素[3]。但是在HEVC的编码策略中，由于高清视频的普及，甚至达到2K、4K的超清视频，如果再采用这样固定大小的编码块的话，很难适应高清视频的需求，因此，HEVC主要采用的是6065可变大小的编码单元，尺寸从64×64到8×8大小不等，采用这种可变的编码结...