基于上下文自适应阈值剪枝的快速依赖量化算法

系数独立的死区硬判决量化是典型的视频编码量化算法,复杂度低,但算法性能相对低下。新一代视频编码标准VVC引入基于动态规划的依赖量化(DQ)算法,编码性能显著提升,但计算复杂度急剧增加。由于算法系数间依赖性高,量化候选搜索空间复杂,导致遍历计算率失真代价效率较低。为此,提出一种基于上下文的量化候选剪枝算法,减小动态规划搜索空间,解决量化候选搜索复杂度较高的问题。依据DQ算法原理和量化结果的统计分析,发现DQ量化结果与量化余数、系数位置、邻域量化结果等上下文变量密切相关,将复杂的动态规划量化抽象为余数、位置、邻域量化结果多变量多区间分类问题,针对同一区间内存在的不同量化结果,通过分析同一区间内样本的累积分布函数,提出基于阈值比较的剪枝方法,裁剪部分“安全”的量化候选,减小搜索空间,简化全路径搜索。实验结果表明,快速DQ算法在All Intra和Random Access配置下,率失真性能平均损失分别为0.19%和0.34%,编码复杂度平均降低了4.31%和3.36%。

可提高超压缩效率的上下文自适应熵编码器（英文）

对丰富视觉内容和交互性的研究,极大提高了下一代视频技术所能传输的原始数据量。2016年即将商业发布120fps全超高清电视(FUHDTV),其每秒内所能传输的原始像素,是澳大利亚免费电视目前所用最佳传输格式HDTVi的128倍。人们对于120-多视点广播HDTVi格式的数据量有着类似增长预期。最新的高效视频编码(HEVC)标准相当灵活,足以为FUHDTV和120-多视点广播提供编码数据流支持,但通过传统广播网络传输这种数据流所需的超压缩效率,与当前最高水平的上下文自适应熵编码器还不匹配。一种能采用结构相似性的一般编码范式将被给出,来大幅提升现有上下文自适应编码器的压缩效率。

H.264/AVC中基于上下文的自适应二进制算术编码

基于上下文自适应二进制算术编码(CABAC)是H.264/AVC采用的高效熵编码方法之一,它由二进制化、上下文建模、算术编码三个步骤构成。详细阐述了CABAC的整个编码过程,并对它与VLC/CAVLC在编码性能上作了比较。

自适应上下文感知的目标追踪方法

针对相关滤波方法容易受到背景干扰导致跟踪漂移的问题,提出自适应上下文感知图像跟踪方法.为了减少背景干扰,选取离目标位置远的高响应区域为自适应上下文区域,赋予该区域自适应的低响应值.根据上下文区域与目标区域响应的相对差值,给上下文区域自适应的惩罚因子,使得该算法具有更好的鲁棒性.该算法在OTB2013、OTB2015及Temple-Color128标准数据集上都展现了优秀的跟踪性能,OTB2015的重叠率精度达到61.53%,超过大部分已有的优秀算法,特别是在背景混叠及部分遮挡的情况下有着更卓越的表现.该算法的平均跟踪速度为24.5帧/s,实时性较好.

结合空间上下文与慢特征分析的多光谱影像变化检测

为了提高多光谱影像变化检测的精度,本文提出了一种结合空间上下文与慢特征分析的方法。首先采用自适应空间上下文提取算法围绕像素构建自适应区域,探索像素周围的上下文信息;然后通过迭代慢特征分析,由相应像素周围的成对自适应区域定量计算成对像素之间的变化强度,增强变化区域与未变区域的可分性;最后生成变化强度图像,采用大津阈值法作二值分类,将变化强度图划分为二值变化检测图。利用Landsat 7卫星ETM+传感器的图像,与4种基于代数的方法及基于变换的方法进行对比试验,结果表明,本文方法在降低漏检方面有所改善,提高了召回率。

基于自适应方差估计的双变量收缩去噪

根据尺度间小波系数的相关性和方差是双变量分布模型参数的理论,提出了应用基于上下文模型的空间自适应方法估计方差,并用双变量收缩法进行图像去噪的新方法.将新方法与仅使用待估计点与它的方形邻域窗来估计方差的双变量阈值去噪方法进行了比较.结果表明,用新方法去噪时图像的P SN R值与视觉效果都有提高和改善,新去噪方法具有理论上的一致性.

基于H.264 CAVLC熵编码的视频加密方案

基于块的数字视频编码一般包括运动估计、残差块变换和熵编码三个阶段。针对传统的视频加密方案——对第二阶段中的残差变换系数进行的加密,提出了一种基于H.264CAVLC熵编码的视频加密方案,该方案充分利用了流密码加密简单、运算快的优点,将加密过程置于视频编码的第三个阶段。理论分析和实验结果表明,该方案具有较高的安全性和较低的计算复杂度,加密运算不改码流结构,加密后的视频仍具有可操作性,不影响压缩性能,且可以根据应用需求进行分级加密,具有很大的灵活性。

CABAC算术编码器硬件优化实现

为了解决上下文自适应二进制算术编码器(CABAC,Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coder)硬件实现吞吐率难以提高的问题,提出了基于数据流动态特性的电路优化方法.通过建立算法的数据流模型,提取出限制硬件实现性能的数据流反馈环路.针对上下文环路,采用3条迭代周期不同的子环路更新具有不同依赖周期的上下文变量,提高了时钟频率和吞吐率;对于字节打包环路,通过提取一类可简化电路结构的数据元素,并为之构建快速旁路,增加了环路的处理速度.基于上述方法并辅以基本的电路优化手段,设计实现在现场可编程门阵列(FPGA,Field-Programmable Gate Array)平台上频率可达309MHz,并且每个时钟周期处理一个编码符号.

适用于H.264标准的变长分组VLD结构

在新一代视频压缩编码标准H.264中,亮度和色度的残差数据采用了自适应变长编码的方法.根据CAVLC熵编码的特点,提出了一种根据码表的前导零个数进行变长分组的优化VLD结构,并在此基础上设计了CAVLC硬件解码器.基于上述方法实现的CAVLC硬件结构通过了RTL级仿真和综合,并在Spartan3 XC3S2000的FPGA平台上进行了验证,在133 MHz工作频率下可以满足H.264标准Baseline档次30帧/s分辨率为352×288标准视频序列的实时解码.

基于门控时钟的低功耗CAVLC解码器设计

提出了一种应用于H.264/AVC的低功耗上下文自适应变长编码(CAVLC)解码器的设计方案。对各解码块和内部寄存器分别采用模块级和寄存器级的时钟门控,关闭空闲的时钟,降低了解码器的动态功耗。该设计采用0.25μm工艺,在100MHz时钟约束下,对门控后的解码器进行功耗分析,结果证明CAVLC解码器的功耗降低了65%。

H.264基本档次码流解析的专用处理器设计

针对解析H.264基本档次码流提出一种专用处理器的设计方案,它采用软/硬件联合设计的方法。使硬件电路解码模块可实现每个时钟周期从码流中解析出1个码字的处理速度,比采用树形结构的纯软件方案提高了50倍。

基于熵编码CABAC的信源信道联合解码器

H.264的熵编码都采用基于上下文自适应二进制算术编码(CABAC),能达到较高的压缩性能,但对信道误码非常敏感.文中提出了一种基于CABAC的算数码变长码联合解码算法,联合信源信道算数码解码之后的信息作为变长码的输入信息,再通过变长码格状图搜索获得最佳的符号序列.同时,在算数码解码部分可以利用变长码的码字结构信息来删除无效搜索路径,提高解码性能.仿真实验表明,该联合迭代解码算法明显优于传统的分离解码器.

一种新型H.264 CABAC编码器硬件结构设计

提出一种基于H.264的上下文自适应二进制算术编码器硬件设计方法。本设计中包含一个由二进制化以及上下文模型组成的14组并行上下文对产生器,一个抓取邻近区块数据的三级流水线结构以及一个内含前馈处理且融合三种模式的四级流水线结构的算术编码器。该算术编码器可以一个时钟处理一个位元;整个设计平均每个时钟处理0.77个位元。

基于码字分级映射的CAVLC解码优化

通过对H.264/AVC中的CAVLC解码的特点以及哈夫曼编码特点的分析,提出一种基于码字分级映射的CAVLC高效解码实现。依据哈夫曼编码的特点,将变长码表中的码字和对应的语法元素与映射表的相应位置构成映射,使得在有限的几次查找便能解出当前码流中出现的码字以及码字对应的语法元素;同时通过分级的办法,大大减少了映射表的内存消耗,而码表查找速度只有轻微的降低.

HEVC中的变换系数熵编码优化算法

在高性能视频压缩标准中,由于熵编码算法的高度复杂性和变换系数的庞大计算量,使得变换系数编码成为影响视频编码效率的瓶颈之一。根据变换系数大都是零或一些绝对值较小的数,以及两类熵编码方法各自的特点,提出一种针对变换系数熵编码的优化算法,通过减少上下文自适应算术编码字节的数量达到提高变换系数熵编码效率的目的。实验结果证明,与标准的HM 10.0算法相比,采用所提算法可以在QP为2,12和22时分别减少37.31%,26.34%和20.63%的编码时间。

基于多核处理器的HEVC解码器实现与优化

为实现H.265/HEVC高清视频软件解码,提供HEVC并行解码的可行方案,提出并实现基于64核处理器的H.265/HEVC纯软件实时解码器。软件解码器被划分为熵解码(CABAC解码)、亮度反量化反变换、亮度帧内预测以及色度处理4个模块,各模块间以流水线方式并行运行,多帧图像可同时输入处理器,实现帧间并行。实验结果表明,采用该方式实现的H.265/HEVC基本档次解码器在1GHz的测试条件下,最高达到了720p视频108帧/秒,1080p视频61帧/秒的解码速率。

H.264中CAVLC解码的高效算法

深入分析了H.264标准中CAVLC编解码方法,在此基础上针对参考实现中的遍历查找算法搜索效率不高的问题,引入了子表法和二叉树-子表混合法两种算法来提高解码效率。子表法是将码表分成若干张子表,再在子表中进行搜索;二叉树-子表法结合子表划分,在子表内部采用基于二叉树的形式解码。实验结果表明,在内存增加不多的情况下,这两种算法比参考实现原有算法的搜索速度分别提高了1.7倍和3倍。

一种适用于H.264标准的高度并行双层流水线结构CAVLC编码器

本文提出一种适用于H.264编码器的高度并行、双层流水线的CAVLC硬件实现结构.该结构设计了四路并行扫描统计模块,克服了以往结构每个时钟周期只能扫描一个系数的处理速率瓶颈;通过使用FIFO,平衡每一级流水线的处理延时,提高整个流水线工作的效率;在各个编码模块内部也大量采用流水线结构,提高数据吞吐率.基于0.18μm CMOS工艺,新结构在166.7MHz工作频率下,综合等效门数为20685门,数据吞吐率为每秒处理27M系数块,甚至能够实时编码数字影视格式的视频(4096×2048@30fp/s).整个设计在数据吞吐率提高到以往结构的3.46倍的同时,硬件资源代价并没有显著的增加.

CAVLC编码算法及高速熵编码器的FPGA实现

H.264视频编码标准在基本档次和扩展档次采用基于上下文的自适应可变长编码(CAVLC)熵编码方法,但标准并未明确规定CAVLC的具体编码方法。从CAVLC的解码原理出发,详细分析H.264视频编码标准中的CAVLC编码算法,提出一种应用于H.264/AVC标准的高速CAVLC编码器方案,设计中综合采用了多时钟域处理技术与并行处理技术,提高了系统的处理性能;通过算术运算替换部分静态码表,降低系统对存储资源的消耗。给出了各个功能模块的详细设计原理与FPGA硬件实现方法。FPGA实验验证表明,该方案编码系统时钟可达107.97MHz,编码时延小于36个时钟周期,能满足对高清、实时应用的编码要求。

高清CABAC解码器的优化设计和实现

针对基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)解码过程中数据依赖性强、并行度低的问题,提出一种优化的硬件结构来实现H.264/AVC高级档次高清视频序列的实时解码。该结构基于二级存储结构,采用语法元素合并和预测技术,对解码判决过程进行优化并对反二值化模块的电路进行复用。测试结果表明,该系统在较小的面积下能达到较高的性能,在FPGA上可以满足高清视频序列的实时CABAC解码需求。