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随着计算机处理能力的发展和网络带宽的提高，高清/超高清视频得到了越来越广泛的应用。为了更加有效地对高清视频进行压缩和编码，在H.264/MEPG-4 part10(AVC)的基础上，ISO/IEC的运动图像专家组(MPEG)和ITU-T的视频编码专家组(VCEG)正联合开展下一代视频编解码标准HEVC的制定工作，并预计于2012年完成。HEVC标准的目标是：压缩后的数据量与当前的H.264相比，降低50％。
本文首先对HEVC标准草案进行了分析和研究，包括其编码框架、宏块划分和预测模式及其与H.264中帧内预测模块的比较，介绍了当前帧内预测的研究现状；然后研究了图像修复方法及其在帧内预测中的应用，主要包括基于纹理合成和偏微分方程的图像修复方法；接下来，重点介绍了本文提出的基于增强型图像修复和矢量预测算子的帧内预测模式，增强型图像修复是拉普拉斯方程与全变分模型的组合优化，在提高预测精确性的同时控制算法的计算复杂度，矢量预测算子利用帧内图像中的非局部相关性以进一步提高压缩效率；最后，通过在HEVC的参考软件HM2.0上编码实现本文所提出的预测模式，与HEVC现有的帧内预测模式进行了性能比较。实验数据表明，本文所提出的预测模式能够在相同PSNR条件下，平均降低1.65%的编码码率。