基于HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)的復(fù)雜度控制

李林格，張 戀，王 潔，周 巧，張 昊

(中南大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083)

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基于HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)的復(fù)雜度控制

李林格，張 戀，王 潔，周 巧，張 昊

(中南大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083)

幀內(nèi)預(yù)測(cè)在視頻編碼中是非常重要的模塊。在視頻實(shí)時(shí)編碼與傳輸過(guò)程中，場(chǎng)景切換會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)。此時(shí)，一般會(huì)采用全I(xiàn)幀編碼。研究發(fā)現(xiàn)，即使是全I(xiàn)幀編碼，也往往會(huì)非常耗時(shí)。基于編碼單元深度范圍和幀內(nèi)預(yù)測(cè)中候選預(yù)測(cè)方向個(gè)數(shù)研究了HEVC編碼器的復(fù)雜度控制問(wèn)題。針對(duì)不同的目標(biāo)編碼復(fù)雜度，算法自適應(yīng)地選擇不同的方法來(lái)優(yōu)化編碼過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法在保證視頻質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同復(fù)雜度目標(biāo)的控制。

視頻編碼；HEVC；幀內(nèi)預(yù)測(cè)；復(fù)雜度控制

1 HEVC視頻標(biāo)準(zhǔn)編碼

隨著視頻技術(shù)的發(fā)展，特別是高清(HD)、超高清(UHD)、3D和多視點(diǎn)(multi-view)視頻技術(shù)的興起，各種視頻信息已普及和深入到人們生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面。基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)視頻實(shí)時(shí)通信己經(jīng)成為當(dāng)前通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)，并在視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程教育、視頻點(diǎn)播等方面得到廣泛的應(yīng)用，視頻壓縮技術(shù)受到巨大的挑戰(zhàn)。視頻應(yīng)用的多樣化和高清化趨勢(shì)對(duì)視頻壓縮性能提出了更高的要求。為此，2010年4月VCEG和MPEG再次組建視頻編碼聯(lián)合組(Joint Collaborative Team On Video Coding，JCT-VC)，聯(lián)手制定新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)——HEVC(High Efficiency Video Coding)[1]。相比以往的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，HEVC沿用了傳統(tǒng)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的混合視頻編碼基本框架，并在各個(gè)編碼模塊上進(jìn)行了改進(jìn)和革新。其核心模塊包括：預(yù)測(cè)、變換和量化、熵編碼、環(huán)內(nèi)濾波等。與先前的H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)相比，在相同應(yīng)用條件和視頻質(zhì)量的前提下HEVC的編碼效率要提高一倍。隨著HEVC的發(fā)展，基于HEVC的應(yīng)用級(jí)編碼器也隨之出現(xiàn)，目前可以直接使用的有兩個(gè)：x265，DivX265。類(lèi)似于以往的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，HEVC采用混合編碼框架，如圖1所示[2]，主要包括變換、量化、熵編碼、幀內(nèi)預(yù)測(cè)、幀間預(yù)測(cè)以及環(huán)路濾波等模塊[3]。

圖1 HEVC視頻標(biāo)準(zhǔn)編碼框

2 復(fù)雜度控制研究現(xiàn)狀

目前HEVC快速幀內(nèi)模式選擇算法，一般都只考慮在盡量少損失客觀質(zhì)量的情況下對(duì)模式進(jìn)行選擇。一般的論文中，都只考慮3%以內(nèi)的質(zhì)量損失(采用BDBR或者BD-PSNR的指標(biāo))。在某些場(chǎng)合，僅僅采用這些保守的模式選擇算法，是達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用需求的。由于HEVC的復(fù)雜程度很大，有時(shí)候需要通過(guò)相對(duì)比較大的質(zhì)量損失，以達(dá)到實(shí)時(shí)性[4]，在這方面，復(fù)雜度控制算法可以作為參考。針對(duì)H.264，已經(jīng)有很多復(fù)雜度控制方面的研究[5-7]。然而，由于HEVC與H.264的編碼結(jié)構(gòu)大不相同，因此其復(fù)雜度控制算法也需要重新設(shè)計(jì)。比如，在文獻(xiàn)[8]中，G.Correa通過(guò)同位區(qū)域中的紋理關(guān)系對(duì)編碼單元的深度進(jìn)行調(diào)整。如果紋理關(guān)系相近，那么當(dāng)前編碼CU也將采用這個(gè)深度。并且通過(guò)總的時(shí)間關(guān)系，對(duì)需要做算法的幀數(shù)進(jìn)行提前計(jì)算，從而控制編碼的復(fù)雜度。

文獻(xiàn)[9]中，A.Ukhanova通過(guò)率失真和復(fù)雜度的關(guān)系來(lái)選擇量化和深度參數(shù)，使用預(yù)測(cè)和博弈論作為基礎(chǔ)，對(duì)于某一些幀的最大CU深度進(jìn)行限制，從而控制編碼復(fù)雜度。

文獻(xiàn)[10]中，M.Grellert提出了負(fù)載管理的方案。該方案的基本思路就是估算每一幀的復(fù)雜度預(yù)算，動(dòng)態(tài)地控制每一幀的復(fù)雜度。比如通過(guò)限制最大CU深度的預(yù)測(cè)和運(yùn)動(dòng)搜索范圍等，并通過(guò)反饋的環(huán)路控制最大限度地減少RD損失。

文獻(xiàn)[11]中，J.Leng對(duì)相鄰和同位的編碼深度進(jìn)行分析，通過(guò)閾值來(lái)避免一些無(wú)必要的編碼深度。控制需要進(jìn)行優(yōu)化的最大CU數(shù)量來(lái)調(diào)整編碼的復(fù)雜度。

文獻(xiàn)[12]中，X.Shen利用了貝葉斯的方法來(lái)對(duì)深度進(jìn)行選擇。這個(gè)算法是基于離線的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，使用貝葉斯決策的規(guī)則，對(duì)編碼單元是否需要?jiǎng)澐诌M(jìn)行判斷。

綜上所述，已經(jīng)提出的方法一般針對(duì)編碼單元的深度進(jìn)行調(diào)控，或者對(duì)模式數(shù)量進(jìn)行調(diào)控，沒(méi)有把這兩者結(jié)合起來(lái)分析考慮。并且以前的工作都是針對(duì)幀間預(yù)測(cè)進(jìn)行的復(fù)雜度控制，而在幀內(nèi)預(yù)測(cè)方面還沒(méi)有相關(guān)工作。本文將針對(duì)幀內(nèi)預(yù)測(cè)的復(fù)雜度控制進(jìn)行研究。

3 幀內(nèi)預(yù)測(cè)復(fù)雜度分析

幀內(nèi)預(yù)測(cè)主要用于去除圖像的空間相關(guān)性。通過(guò)編碼后的重構(gòu)塊信息來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前像素塊以去除空間冗余信息，提高圖像的壓縮效率。幀間預(yù)測(cè)模塊主要用于去除圖像時(shí)間相關(guān)性。HEVC采用了編碼單元、預(yù)測(cè)單元、變換單元代替H.264宏塊的概念[13]。由于最大編碼單元比宏塊要大很多，而且編碼單元和變換單元都可以采用樹(shù)形分塊，預(yù)測(cè)單元采用了更多的分割模式，因此，HEVC復(fù)雜度比H.264要高很多。另外，對(duì)幀內(nèi)預(yù)測(cè)，HEVC的預(yù)測(cè)方向要比H.264多好幾倍[14-15]，如圖2所示。

圖2 LCU遞歸劃分過(guò)程

雖然一般來(lái)說(shuō)幀間預(yù)測(cè)的復(fù)雜度高于幀內(nèi)預(yù)測(cè)，但是在實(shí)際視頻編碼中，幀間預(yù)測(cè)經(jīng)常會(huì)采用Merge甚至Skip模式[16]，可以大大節(jié)省計(jì)算量。而HEVC幀內(nèi)編碼可選擇編碼單元大小和預(yù)測(cè)方向都比較多，因此計(jì)算復(fù)雜度高，在實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合(比如視頻聊天、直播)可能會(huì)引起卡幀現(xiàn)象[17-18]。本文主要對(duì)幀內(nèi)模式進(jìn)行分析，找出最優(yōu)的編碼單元大小和預(yù)測(cè)方向組合，為具體應(yīng)用提供參考。

3.1 編碼單元深度的復(fù)雜度分析

在HEVC中，視頻編碼時(shí)采用樹(shù)型結(jié)構(gòu)編碼單元(CodingUnit，CU)，對(duì)于亮度像素CU，其尺寸可以從64×64一直遞歸劃分至8×8，CU的遞歸劃分過(guò)程如圖3所示。較大塊的CU可以被劃分成較小的CU，例如對(duì)于depth=n的CU，若劃分標(biāo)志位(splitflag)為1，則繼續(xù)劃分為depth=n+1的4個(gè)小CU，每個(gè)較小CU的尺寸是上一深度CU的1/2。

圖3 CU中不同深度所占的復(fù)雜度

從圖3中可以得到，編碼單元CU的深度一共可分為0，1，2，3，分別對(duì)應(yīng)編碼單元的大小為64×64，32×32，16×16，8×8。在遞歸劃分的過(guò)程中需要進(jìn)行大量的RDO計(jì)算，LCU的遞歸劃分過(guò)程也占到了編碼時(shí)間的90%，因此通過(guò)提前終止CU的劃分，減少CU深度大小能夠有效減少視頻編碼復(fù)雜度，達(dá)到縮短視頻編碼時(shí)間的目的[19]。

HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)復(fù)雜度可以通過(guò)不同的編碼參數(shù)對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，比如說(shuō)編碼的總時(shí)間。在本文中，在不需要考慮操作系統(tǒng)的其他性能時(shí)，可以通過(guò)軟件分析器來(lái)獲得編碼時(shí)間，統(tǒng)計(jì)3個(gè)1 280×720分辨率的視頻測(cè)試序列(Four People，Johnny和Kristen and Sara)的每個(gè)CU深度的編碼時(shí)間。其中每個(gè)序列的幀數(shù)均為150幀，因此總的編碼時(shí)間基本上也都很相似。

圖3顯示了每一個(gè)CU深度層的平均編碼時(shí)間比。CDN代表不同深度的時(shí)間比，N從0到3。從圖中可以看出，深度越大，計(jì)算所占的時(shí)間比重越大。因此，對(duì)復(fù)雜度的控制可以轉(zhuǎn)化為對(duì)深度進(jìn)行優(yōu)化，從而大大減少編碼時(shí)間。

3.2 幀內(nèi)預(yù)測(cè)中候選預(yù)測(cè)方向個(gè)數(shù)復(fù)雜度分析

幀內(nèi)預(yù)測(cè)是視頻編碼過(guò)程中的一個(gè)重要組成部分，它充分利用圖像的空間相關(guān)性，來(lái)提高壓縮效率。然而幀內(nèi)預(yù)測(cè)具有極高的算法復(fù)雜度，實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)合使用起來(lái)效果往往不是很好，特別是在出現(xiàn)場(chǎng)景切換時(shí)，編碼器會(huì)進(jìn)行大量的幀內(nèi)預(yù)測(cè)。因此在實(shí)際應(yīng)用中需要加快幀內(nèi)預(yù)測(cè)過(guò)程，使得編碼過(guò)程更加流暢，減少卡幀現(xiàn)象。

對(duì)于不同尺度大小PU，最佳的候選預(yù)測(cè)方向個(gè)數(shù)也不同，大小為16×16，32×32，64×64的PU只有3個(gè)預(yù)測(cè)方向，大小為4×4和8×8的PU有8個(gè)預(yù)測(cè)方向。因此在保證圖像損失很小的情況下，可以減少候選預(yù)測(cè)方向個(gè)數(shù)來(lái)減少編碼時(shí)間。本文對(duì)不同大小的PU的候選預(yù)測(cè)方向個(gè)數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)實(shí)驗(yàn)定義了4種不同的候選預(yù)測(cè)方向個(gè)數(shù)組合CP1，CP2，CP3，CP4，如表1所示。

表1 不同PU大小對(duì)應(yīng)不同的候選預(yù)測(cè)方向組合

測(cè)試在定義的4種不同的候選預(yù)測(cè)方向個(gè)數(shù)組合下，記錄對(duì)應(yīng)的視頻編碼過(guò)程中的時(shí)間減少(ΔTime/%)和峰值性噪比的減少(ΔY-PSNR/dB)，變化趨勢(shì)如圖4所示。其中參與測(cè)試的視頻序列有BasketballPass，BQSquare，BasketballDrill，BQMall和FourPeople，編碼幀數(shù)為150幀。由圖4分析可得，隨著候選預(yù)測(cè)方向的減少，編碼時(shí)間會(huì)隨之減少，CP1組合有將近10%的時(shí)間減少，Y-PSNR的損失在0.01 dB以內(nèi)，而CP4組合有將近20%的時(shí)間減少，但是圖像質(zhì)量損失較大，已經(jīng)超過(guò)了0.1 dB。

圖4 不同候選模式組合與編碼時(shí)間和Y-PSNR的關(guān)系

綜合分析這4種組合的ΔTime和ΔY-PSNR可得：本文選擇CP1組合作為候選預(yù)測(cè)方向的最佳組合，此時(shí)時(shí)間下降明顯，同時(shí)視頻質(zhì)量沒(méi)有損失太多。此時(shí)，對(duì)復(fù)雜度的控制可以解釋為：先設(shè)定一個(gè)需要減少的目標(biāo)時(shí)間，把候選預(yù)測(cè)方向的個(gè)數(shù)組合設(shè)定為CP1來(lái)達(dá)到復(fù)雜度控制的目的。

4 算法描述

為了更好地適應(yīng)視頻播放時(shí)出現(xiàn)場(chǎng)景切換的情況，并加快幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼時(shí)間來(lái)減少?gòu)?fù)雜度，本文提出了兩種解決方案：

1)對(duì)幀內(nèi)預(yù)測(cè)中編碼單元CU深度大小范圍進(jìn)行調(diào)整，節(jié)省編碼時(shí)間；

2)對(duì)幀內(nèi)預(yù)測(cè)中的最佳候選模式數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)不同的情況，結(jié)合以上兩種方案，對(duì)編碼復(fù)雜度進(jìn)行聯(lián)合控制。

在整個(gè)視頻序列中，分為需要做優(yōu)化算法的編碼幀Scn和不需要做優(yōu)化正常編碼的普通幀Su。如圖5所示，通常第一幀是不需要做優(yōu)化的普通幀，然而接下來(lái)的幀需要對(duì)其進(jìn)行時(shí)間上的預(yù)測(cè)和控制，如果需要對(duì)其進(jìn)行復(fù)雜度控制，則加入優(yōu)化算法，否則依然不需要進(jìn)行優(yōu)化。

圖5 視頻編碼幀結(jié)構(gòu)

為了控制編碼復(fù)雜度，在CU深度方面對(duì)當(dāng)前編碼幀的每一個(gè)64×64的CU塊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)其中的深度大小進(jìn)行范圍統(tǒng)計(jì)，得到當(dāng)前CU的深度范圍區(qū)間[MinDepth，MaxDepth]和深度范圍大小NumDepth，可以用來(lái)限制下一幀的同位CU的編碼深度的選擇。當(dāng)需要進(jìn)行優(yōu)化算法的編碼幀Scn進(jìn)行編碼時(shí)，可以使用前一幀的深度信息去限制當(dāng)前編碼塊的最大和最小深度，這樣就不需要做所有的RDO計(jì)算，從而節(jié)省了編碼時(shí)間。由于視頻存在時(shí)間相關(guān)性，前一幀與當(dāng)前編碼幀存在一定的相似性，所以同位的CU區(qū)域也會(huì)擁有一個(gè)相似的深度范圍，在不影響編碼效率的情況下，可以對(duì)當(dāng)前同位的CU使用前一幀的編碼深度范圍。

而在候選預(yù)測(cè)方向個(gè)數(shù)方面，通過(guò)前文分析可以得到，在使用CP1的候選預(yù)測(cè)組合時(shí)，時(shí)間減少了近10%，而圖片的質(zhì)量損失可以忽略不計(jì)。在本文中，主要考慮時(shí)間復(fù)雜度，定義視頻的編碼總時(shí)間復(fù)雜度為T(mén)t，目標(biāo)時(shí)間復(fù)雜度為T(mén)d，已編碼幀的時(shí)間復(fù)雜度為T(mén)p。對(duì)當(dāng)前幀進(jìn)行編碼時(shí)，若已編碼的平均時(shí)間復(fù)雜度TYave比未編碼的平均時(shí)間復(fù)雜度TNave大，則加入優(yōu)化算法；若已編碼的平均復(fù)雜度TYave比未編碼的平均時(shí)間復(fù)雜度TNave小，則不加入優(yōu)化算法，正常編碼。TYave和TNave的計(jì)算公式如式(1)和式(2)所示

(1)

(2)

式中：n代表已經(jīng)編碼的幀數(shù)；N代表總編碼幀數(shù)。

總體的算法流程框圖如圖6所示。

圖6 算法結(jié)構(gòu)流程圖

具體的復(fù)雜度控制度算法如下：

1)第一幀正常編碼，記錄每個(gè)CU塊中的深度范圍[MinDepth，MaxDepth]和深度的范圍大小NumDepth。

2)通過(guò)式(1)和(2)得到TYave與TNave，如果TYave大于等于TNave的1.1倍，轉(zhuǎn)向步驟3)；若小于TNave的1.1倍并且大于等于TNave，則轉(zhuǎn)向步驟4)，其他情況轉(zhuǎn)向步驟5)。同時(shí)記錄當(dāng)前幀的編碼深度信息。

3)當(dāng)TYave大于等于TNave的1.1倍，表示當(dāng)前需要減少的編碼時(shí)間較多，則直接利用深度優(yōu)化算法。如果前一幀同位CU的NumDepth大于0時(shí)，則表示前一幀同位CU中有不同的深度，那么當(dāng)前編碼CU只需要遍歷[MinDepth，MaxDepth]。否則，表示前一幀同位CU深度都一樣，那么當(dāng)前編碼CU需要編碼[0，MaxDepth]。同時(shí)記錄下當(dāng)前幀的序號(hào)，如果連續(xù)超過(guò)4幀圖像使用深度優(yōu)化算法，為了保證視頻圖像的質(zhì)量，則從第5幀開(kāi)始，對(duì)每個(gè)當(dāng)前編碼塊的同位CU的MaxDepth減1。

4)當(dāng)TYave小于TNave的1.1倍并且大于等于TNave，表示當(dāng)前需要減少的編碼時(shí)間較少，為了保證視頻圖像質(zhì)量，則不使用深度優(yōu)化，直接調(diào)整模式候選個(gè)數(shù)，將候選模式預(yù)測(cè)組合切換到CP1。

5)當(dāng)TYave小于TNave時(shí)，表示前面已編碼幀數(shù)的平均時(shí)間已經(jīng)小于目標(biāo)時(shí)間下的剩余編碼平均時(shí)間，如果標(biāo)記為優(yōu)化幀Scn，那么編碼總時(shí)間會(huì)達(dá)不到目標(biāo)時(shí)間，所以直接標(biāo)記為Su即可。

6)重復(fù)到步驟2)，直到編碼結(jié)束為止。

5 實(shí)驗(yàn)分析

為了驗(yàn)證本文算法的有效性，本文在HEVC參考軟件HM-15.0上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件配置為Iter(R)-Core(TM)i7-4790CPU，主頻為3.60GHz，內(nèi)存為8Gbyte，操作系統(tǒng)為64位Windows7，開(kāi)發(fā)工具為VS2013。實(shí)驗(yàn)中，配置文件是“encoder_intra_main.cfg”。全I(xiàn)幀，原始的深度范圍是0～3(即[0，1，2，3])，其他參數(shù)均采用HM默認(rèn)配置。

設(shè)定不同的目標(biāo)復(fù)雜度，記為T(mén)C(%)={90，80，70，60}，在不同的目標(biāo)復(fù)雜度的情況下，使用本文提出的復(fù)雜度控制算法。使用比特率的變化幅度百分比ΔBR、峰值性噪比(PSNR)的差值ΔPSNR和編碼時(shí)間減少TS來(lái)衡量編碼性能，TS計(jì)算方法如下[16]

(3)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示，其中在不同的目標(biāo)時(shí)間復(fù)雜度下，對(duì)表中19組不同的視頻測(cè)試序列使用不同量化參數(shù)QP進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算了QP分別為22，27，32，37時(shí)的ΔBR，ΔPSNR和TS的平均值。根據(jù)表2數(shù)據(jù)，分析3個(gè)視頻序列(BasketballPass，PartyScene，F(xiàn)ourPeople)的目標(biāo)復(fù)雜度和實(shí)際復(fù)雜度的對(duì)比圖如圖7所示，可以明顯得出實(shí)際測(cè)得的復(fù)雜度和目標(biāo)復(fù)雜度相差不多。從所有視頻序列的平均情況來(lái)看，目標(biāo)時(shí)間復(fù)雜度TS從90%到60%，ΔPSNR平均值從0.01 dB到0.08 dB，其中效果最差的是序列BQSquare，在目標(biāo)時(shí)間復(fù)雜度是60%的時(shí)候，PSNR下降了0.31 dB，總體上來(lái)說(shuō)圖像的質(zhì)量損失不大，可以忽略不計(jì)。ΔBR平均值從0.02到2.32，其中效果最差的是序列BQSquare和BasketballDrill。除此之外，總體上比特率的變化不大。圖8給出了序列Johnny在不同QP下達(dá)到不同的目標(biāo)復(fù)雜度時(shí)的PSNR和比特率，可以看出視頻圖像的質(zhì)量損失可以忽略不計(jì)。

為了能更好地看到每一幀時(shí)間復(fù)雜度的變化，圖9統(tǒng)計(jì)了目標(biāo)復(fù)雜度為70%時(shí)，編碼100幀的時(shí)間折線圖。從圖中可以看到，實(shí)際每一幀的編碼時(shí)間在平均每一幀的編碼時(shí)間線的上下波動(dòng)。更加明顯地體現(xiàn)了復(fù)雜度控制的作用性。綜上所述：本文提出的算法基本能達(dá)到目標(biāo)的時(shí)間，從而對(duì)編碼過(guò)程進(jìn)行復(fù)雜度的控制，同時(shí)編碼性能基本不變，保證了視頻圖像的質(zhì)量。

表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖7 序列的目標(biāo)復(fù)雜度與實(shí)際復(fù)雜度

圖8 序列Johnny性能分析

6 結(jié)論

本文研究了基于HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)的復(fù)雜度控制方法。提出了改變CU深度范圍和減少RDO候選模式個(gè)數(shù)的方法來(lái)聯(lián)合控制編碼復(fù)雜度。算法針對(duì)不同復(fù)雜度目標(biāo)來(lái)自適應(yīng)地選擇不同的復(fù)雜度方法。當(dāng)目標(biāo)復(fù)雜度調(diào)整幅度比較大的時(shí)候采取CU深度范圍調(diào)整，而目標(biāo)復(fù)雜度調(diào)整幅度較小的時(shí)候?qū)⑦x取減少RDO候選模式個(gè)數(shù)的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以上算法的效果比較明顯，能夠把復(fù)雜度控制做給定目標(biāo)附近。

圖9 在目標(biāo)復(fù)雜度為70%時(shí)，序列BasketballDrive每一幀所花費(fèi)的時(shí)間

[1] SULLIVAN G J，OHM J，HAN W J，et al. Overview of the high efficiency video coding (HEVC) standard[J]. IEEE transactions on circuits and systems for video technology，2012，22(12)：1649-1668.

[2]朱秀昌，李欣，陳杰.新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)——HEVC.[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，33(3)：2-3.

[3] POUAZAD M T，DOUTRE C，AZIMI M. HEVC：the new gold standard for video compression how does heve compare with H.264/AVC[J]. IEEE consumer electronis magazine，2012，1(3)：36-46.

[4]余越，周健，王貽良，等.一種場(chǎng)景切換檢測(cè)及自適應(yīng)碼率控制方法[J].通信學(xué)報(bào)，1999(5)：50-55.

[5]TAN Y H，LEE W S，THAM J Y， et al. Complexity scalable H.264/AVC encoding[J]. IEEE transactions on circuits & systems for video technology， 2010， 20(9)：1271-1275.

[6]SU L， LU Y， WU F， et al. Complexity-constrained H.264 video encoding[J]. IEEE transactions on circuits & systems for video technology， 2009， 19(4)：477-490.

[7]MA S， GAO W， LU Y. Rate-distortion analysis for H.264/AVC video coding and its application to rate control[J]. IEEE transactions on circuits & systems for video technology， 2005， 15(12)：1533-1544.

[8]CORREA G，ASSUNCAO P，AGOSTINI L，et al. Complexity control of high efficiency video encoders for power-constrained devices[J]. IEEE transations on consum. electron.，2011，57(4)： 1866-1874.

[9]UKHANOVA A，MILANI S，F(xiàn)ORCHHAMMER S. Game-theoretic ratedistortion-complexity optimization for HEVC[C]//Proc. IEEE 20th Int. Conf. Image Processing.[S.l.]：IEEE，2013：1995-1999.

[10] GRELLERT M. An adaptive workload management scheme for HEVC encoding[C]//Proc. IEEE 20th Int. Conf. Image Process.， Sep. 2013， pp. 1850-1854.

[11]LENG J, SUN L, IKENAGA T, et al. Content based hierarchical fast coding unit decision algorithm for HEVC[C]//Proc. Int. Conf. Multimedia Signal Processing. [S.l.]：IEEE，2011：56-59.

[12]SHEN X，YU L，CHEN J. Fast coding unit size selection for HEVC based on Bayesian decision rule[C]//Proc. Picture Coding Symp.[S.l.]：IEEE，2012：453-456.

[13]LAINEMA J， BOSSEN F， HAN W， et al. Intra coding of the HEVC standard[J]. IEEE transctions on circuits and systems for video technology，2012，22(12)：1792-1801.

[14]KIM I， MIN J， HAN W，et al. Block partitioning structure in the HEVC standard[J]. IEEE transctions on circuits and systems for video technology，2012，22(12)：1697-1706.

[15] OJALA T，PIETIKAINEN M，MAENPAA T. Multiresolution gray scale and rotation invariant texture classification with local binary patterns[J]. IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence，2002，24(7)：971-987.

[16]FENG P. Fast mode decision for intra prediction[S]. 2003.

[17]楊任爾，鄭紫薇，金煒.基于圖像特征的隱寫(xiě)術(shù)載體圖像的旋轉(zhuǎn)[J].光電子·激光，2014，25(4)：764-768.

[18] WANG Z，BOVIK A C，SHEIKH H R，et al. Image quality assessment：from error visibility to structural similarity[J]. IEEE transactions on image processing， 2004，13(4)：600-612.

[19]XU D W，WANG R D，WANG J C. Prediction mode modulated data-hiding algorithm for H.264/AVC[J]. Journal of real-time image processing，2012，7(4)：205-214.

責(zé)任編輯：時(shí) 雯

Complexity control of HEVC intra prediction

LI Linge，ZHANG Lian，WANG Jie，ZHOU Qiao，ZHANG Hao

(SchoolofInformationScienceandEngineering,CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)

Intra prediction is a very important module in video coding. In real-time video coding and transmission， scene changes frequently occur and all-I frames are usually adopted. Researches have showed that it also takes lots of time even using the all-I frames coding. In this paper， the coding unit depth range and the number of candidate prediction in intra prediction are used to control the coding complexity. According to different target coding complexity， different algorithm is adaptively used to optimize the coding process. The experiment results show that the algorithm in this paper achieves the different target complexity control on the condition of ensuring the quality of the video.

video coding； HEVC； intra prediction； complexity control

李林格，張戀，王潔，等.基于HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)的復(fù)雜度控制[J].電視技術(shù)，2016，40(11)：18-24. LI L G，ZHANG L，WANG J，et al.Complexity control of HEVC intra prediction[J].Video engineering，2016,40(11)：18-24.

TN911

A

10.16280/j.videoe.2016.11.004

2016-03-30