优化AVS2帧内预测：一种快速选择算法

"快速AVS2帧内预测选择算法，AVS2视频编码标准，编码效率，压缩比率，预测模式，编码复杂度，快速算法，边缘方向强度，空间相关性，编码时间，编码效率" AVS2（Audio Video Coding Standard II）是中国制定的新一代视频编码标准，旨在提供比其前身AVS1更高的编码压缩效率。2014年完成的标准在测试中显示，AVS2的性能优于AVS1，与高效的HEVC标准相当。为了达到这样的效率提升，AVS2引入了一系列先进技术，其中包括大块四叉树编码结构、多样化的预测模式（如角度预测和非角度预测）、灵活的参考图像配置以及样本偏移补偿等。 编码复杂度是AVS2面临的主要挑战之一。以大块四叉树结构为例，理论上需要尝试所有可能的划分方式，这显著增加了计算负担。而在帧内编码中，AVS2使用30种角度预测模式加上3种非角度模式，总共33种模式的选择，进一步加大了计算量。对于运动剧烈的视频，I帧（关键帧）编码比例较高，对编码速度提出了更高要求，因此研究快速的帧内编码算法显得尤为重要。 为了减少计算复杂度，学术界已经提出多种快速帧内预测算法。这些算法通常通过提前确定编码单元（CU）的大小划分，或者减少需要计算的预测模式来实现加速。例如，有研究利用边缘方向强度来减少需要计算的预测模式，还有研究利用空间相关性来优化快速帧内预测模式决策过程。 具体到AVS2的帧内预测技术，它采用了四叉树结构来分割图像，将图像划分为多个最大编码单元（Largest Coding Units, LCUs），然后进一步划分为更小的编码单元。每个单元可以选择不同的预测模式，以最小化率失真代价。这些预测模式包括基于角度的预测和非角度预测，每种模式都需要计算其对应的编码代价。 本文提出的快速算法结合了先前研究中的思想，如利用边缘方向强度减少预测模式计算，并考虑空间相关性进行快速决策，优化各编码层次的预测模式，从而减少编码时间，提高编码效率。这种方法的目标是降低AVS2的计算复杂性，同时保持或提高视频编码的质量。通过这样的优化，可以实现更快的视频编码速度，这对于实时视频处理和高效能的视频传输具有重要意义。