下一代视频编码标准中MERGE模式相关技术的研究

摘要

运动估计及相应的运动补偿是视频编码标准的核心部分,编码端只需向解码端传递运动信息和残差信息,而不用传递像素原始值,极大地提高了压缩效率。然而,传递给解码端的运动信息需要相当一部分编码比特流,尤其在低比特率的情况下。因此如何有效地编码运动信息成为大家研究的热点。
　　Skip、direct以及新一代视频编码标准HEVC(HighEfficiencyVideoCoding)中新型的merge模式可以有效地描述一个块的运动,而不需传递任何额外的运动信息。它们都可以通过邻近块的运动信息来预测当前块的运动信息。目前,merge模式已在HEVC和HEVC-3DV中得到了广泛应用。本文主要针对改善merge模式的预测效果进行研究。
　　本文首先提出了一个优化merge模式预测候选集的方案。由于merge模式的运动矢量预测候选集包含了左边、上边、右上角、左下角、左上角、右下角相邻块的运动信息,但下边和右边相邻块的运动信息却没有被有效利用。本文就将它们的运动信息加入merge模式的预测候选集,以确保对当前块的运动信息进行全方位地预测。实验结果表明,该方案相比HM4.0有更好的性能。
　　现有的视频编码标准H.264/MPEG-4AVC及新一代视频编码标准HEVC都使用基于平移运动模型的块匹配运动估计,这使得变形运动(比如,旋转、缩放等)不能得到有效地描述。本文为了改善变形块的预测效果,提出了一个基于邻近块的预测模型,该模型作为merge模式的附加选择集成到HEVC中。基于这个模型,当前预测单元每个4x4大小块的运动信息都可以通过其四个角的最近邻的运动信息推导出来。实验结果表明,我们的方案相比HM4.0有更好的预测效果,平均编码比特率节省最高可达15.4％,编码端和解码端的复杂度却几乎没有增加。
　　虽然时域预测通常比视间预测有效,但它们有各自的优势,有的情况下(比如快速运动的物体),视间预测就更有效。一般地,时域方向的运动信息和视间方向的运动信息并没有任何相关性,然而HEVC-3DV的merge模式没有区分时域预测候选和视间预测候选。本文为了改善merge模式的预测效果,对时域和视间方向的预测候选加以区分。相应地有了两种merge模式:时域merge模式和视间merge模式。实验结果表明,总体上我们的方案相比HEVC-3DV-0.4有更好的编码性能,而且编、解码端的复杂度几乎不变。

目录

下一代视频编码标准中MERGE模式相关技术的研究

RESEARCH ON MERGE MODE AND RELATED TECHNOLOGIES OF THE NEXT GENERATION VIDEO CODING STANDARD

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 Merge模式的国内外研究现状

1.2.1 HEVC的merge模式

1.2.2 HEVC-3DV的merge模式

1.3 本文的主要研究内容

1.4 本文的主要章节组织

第2章 HEVC中merge模式和AMVP预测候选的完善

2.1 HEVC的编码结构

2.2 现有的运动矢量预测技术

2.3 Merge模式和AMVP预测候选的完善方案

2.3.1实验动机

2.3.2解决方案

2.4 实验结果

2.5 本章小结

第3章 变形块的运动信息推导

3.1 运动估计

3.2 现有的变形运动处理技术

3.2.1 基于节点的变形模型

3.2.2 基于网格的模型

3.2.3基于平移运动矢量的仿射运动预测模型

3.2.4基于参数运动模型的块自适应skip模式

3.3 基于邻近块的预测模型

3.3.1控制MP的获取

3.3.2插值核的获取

3.3.3目标MP参考索引的获取

3.3.4目标MP运动矢量的获取

3.4 实验结果

3.5 本章小结

第4章 HEVC-3DV的时域merge模式和视间merge模式

4.1 多视点视频编码

4.1.1多视点视频编码的预测结构

4.1.2 基于HEVC的3D视频编码的数据格式和系统描述

4.1.3基于HEVC的3D视频编码的编码结构

4.2 多视点视频的时域预测和视间预测

4.3 HEVC-3DV的时域merge模式和视间merge模式

4.3.1实验动机

4.3.2解决方案

4.4 实验结果

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的论文及其它成果

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致 谢