HEVC框架下的无损压缩新算法研究

"基于HEVC框架的无损压缩编码算法研究 (2013年)" 本文探讨了一种改进的无损压缩编码算法，该算法基于高效视频编码(HEVC)框架，适用于全I帧视频序列和图像的压缩。HEVC是一种高度优化的视频编码标准，旨在提高压缩效率并降低码率，从而实现更好的存储和传输效果。 HEVC编码单元(CU)的结构允许灵活的四叉树分割策略，根据图像内容的平滑程度进行等大小的分割，以优化编码效率。图1显示了这种CU递归分割的例子，有助于处理不同复杂度的图像区域。 帧内预测是HEVC编码的核心组成部分，它利用图像的空间相关性进行预测。HEVC提供了35种预测模式，包括Planar、DC和33种角度预测模式，覆盖了-135到45度的角度范围（如图2所示）。通过率失真优化，可以选择最佳模式以平衡图像质量和码率。预测单元(PU)是HEVC中的基本预测单位，它们可以是CU的子集，最小尺寸为4x4像素。预测通常基于已解码的相邻像素，但以PU为单位进行预测可能限制了预测精度。 针对HEVC帧内预测的局限性，文章提出了自适应差分预测编码。差分编码，特别是DPCM，是一种线性预测方法，适用于平滑区域，且具有较低的时间复杂度。然而，当像素间距离较大或图像纹理方向多变时，DPCM的预测误差可能会增加，HEVC的固定预测模式也可能导致精度下降。 为了解决这些问题，研究将DPCM与HEVC帧内预测相结合。在预测过程中，DPCM利用邻近的已编码像素作为参考，从而提高预测准确性。编码阶段，当前像素的参考可以是编码流中的相邻像素，这有助于减少预测误差，尤其是在图像细节丰富或纹理变化复杂的区域。 通过这种融合方法，提出的算法在保持无损特性的同时，相较于HEVC原有的无损压缩方法，能有效地降低码率，实验结果显示码率降低了约10%，从而提高了无损压缩的效率。 该研究通过改进HEVC的帧内预测机制，结合DPCM的自适应预测，提供了一种优化的无损压缩解决方案，对于无损视频和图像压缩领域具有重要的理论和实践意义。