HEVC帧内预测优化：一种快速选择算法

"一种HEVC帧内预测模式快速选择算法，旨在解决HEVC标准中的帧内预测模式选择计算复杂性问题，以提高编码速度并适用于实时应用。通过阈值法和模式梯度直方图法减少预测模式的数量，降低编码复杂度，同时保持图像质量和编码码率。" HEVC（高效视频编码）是2013年确立的国际视频压缩标准，其目标是在H.264/AVC的基础上将压缩效率翻倍。HEVC采用了更复杂的编码策略，包括基于四叉树结构的编码单元划分和多角度帧内预测模式选择，以适应高清、超高清和3D视频的压缩需求。 帧内预测模式是HEVC编码过程中的关键步骤，它预测一个宏块或编码单元（CU）的像素值，而无需参考其他时间位置的图像数据。为了实现更高的压缩效率，HEVC提供了多种预测模式，但这也增加了编码时的计算负担。论文提出的快速选择算法针对不同尺寸的预测单元（如64×64, 32×32, 16×16, 8×8, 和4×4）采取不同的策略。 对于较大的预测单元，如64×64、32×32、16×16，算法利用统计分析设定阈值来剔除初步预测后可能性较低的模式。这一方法基于大量实验数据，通过设置阈值可以快速过滤掉不具竞争力的预测模式，显著减少后续精确率失真代价计算的次数。 而对于较小的预测单元，如8×8和4×4，论文提出了两种可能的策略。一种是直接根据代价值的分布情况来减少候选模式；另一种是应用模式梯度直方图法，该方法考虑了预测模式之间的差异，能够更有效地识别出最优预测模式，进一步减少计算量。 实验结果显示，这种快速选择算法能够在保持图像质量和编码码率不变的情况下，显著提高HEVC的编码速度，这对于实时视频处理和传输具有重要意义。这表明，通过智能优化预测模式选择过程，可以在不牺牲编码性能的前提下，降低HEVC的计算复杂性，使其更适合实时应用场景。