新一代视频编码标准 H.265/HEVC(High Efficiency Video Coding)的提出,编码效率得到了明显的提升,在得到相同视频图像质量的情况下,HEVC性能优于H.264,压缩效率提升一倍,视频流的码率至少节省一半。与此同时,HEVC编码标准带来两方面的问题,第一方面,新引入的四叉树递归划分过程带来了很高的编码复杂度,影响了视频传输的实时性;第二方面,随着视频分辨率和帧率的增加,视频码率成指数级增长,给存储和传输带来极大的负荷。针对这两方面问题,论文通过图像复杂度的研究,降低帧内四叉树结构的编码复杂度,并且基于超分辨技术设计了低码率编码方案,论文主要研究成果如下:(1)针对HEVC帧内编码复杂度高的问题,深入研究了帧内四叉树递归划分过程,统计发现了帧内编码单元的划分结果和编码单元的图像复杂度间的关系,提出了根据图像复杂度来预测编码单元划分的低复杂度算法。该算法根据图像的复杂度判断,将编码块分为平滑块和复杂块,对平滑块提前结束编码单元的划分,对复杂块直接划分,跳过一些不必要的率失真代价的计算,从而实现编码复杂度的降低。实验结果可知,与最新的参考模型比较,该算法平均节省了34%的编码时间,只增加了0.8%的BD-rate,而PSNR也仅仅下降0.027dB,对视频质量影响忽略不计。(2)针对超高清视频数据的低码率编码问题,深入研究了传统编解码方案的局限性,结合超分辨率重建技术,提出了一种新的超高清视频低比特率编码方案。在编码端,对下采样后的视频序列进行编码以降低视频流的比特率;在解码端,利用改进的超分辨率重建算法对解码后的低分辨视频进行高分辨率重建,恢复视频质量。实验结果与最新的参考模型相比,BD-PSNR值为0.176dB,表明所提出的方案的编码效率在低比特率环境下优于HEVC。