一種基於圖像平滑度的自適應視頻無損壓縮方法

2023-05-01 11:13:36

專利名稱：一種基於圖像平滑度的自適應視頻無損壓縮方法
技術領域：
本發明涉及數字視頻編碼領域，具體涉及ー種基於圖像平滑度的視頻無損壓縮方法。
背景技術：
視頻無損壓縮也稱為可逆編碼，即解壓後的視頻與原視頻完全一致，主要用在醫學視頻的存儲，航拍視頻的存儲等方面(見し· Song, ZY. Luo, C. Xiong, Improving LosslessIntra Coding of H. 264/AVC by Pixel-Wise Spatial Interleave Prediction,即「通過像素的空間交織預測提高H. 264/AVC無損巾貞內編碼」，IEEE Transactions on Circuitsand Systems for Video Technology, vol. 21, no. 12, pp. 1924-1928, Dec. 2011)。視頻無損壓縮由於壓縮率較低，沒有大規模地被應用，也沒有形成相應的標準。傳統的視頻有損壓縮中，壓縮率的提高主要來自於兩個步驟一是通過運動估計進行幀間預測。ニ是對預 測的差值進行空域到頻域的變換，然後量化(見張菁，李曉光，劉曉民等.視頻壓縮與通信(第二版)[M].北京人民郵電出版社，2011)。而在視頻無損壓縮中，量化步驟不能採用，因為量化步驟會帶來不可逆的數據丟失，缺少量化步驟又使得變換作用變小，而實驗也表明，減少量化步驟直接把有損壓縮的標準方法變為無損壓縮得到的壓縮性能並不能讓人滿M ( JAL YT. Hwang, CC. Lin, MW. Lyu, Design and Implementation of a Low ComplexityLossless Video Codec,即「ー種低複雜度的視頻無損編碼器的設計與實現」，IEEE AsiaPacific Conference onCircuits and Systems (APCCAS), pp. 556-559, 2010)。現有的視頻無損壓縮算法中，幀內一般採用預測的方法，而在幀間部分，主要使用運動估計(MotionEstimation)的萬法(見 Y.しI, K. bayood, Lossless Video Sequence Compression UsingAdaptive Prediction,即「基於自適應預測的視頻序列無損壓縮」, IEEE Transactionson Image Processing, vol. 4, no. 16, pp. 997-1007, Apr. 2007 ;以及見 J. Kim, CM. Kyung.A Lossless Embedded Compression Using Significant Bit Truncation for HD VideoCoding,即「ー種針對高清視頻編碼並使用帶符號位的位截斷方法的嵌入式平臺無損壓縮方法，，，IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol. 6,no. 20，pp. 848-860，Jun. 2010)。但運動估計的方法應用在視頻無損壓縮中時，存在ー個很大的不足，即運動估計需要做到很準確才能對壓縮率有顯著的提高，為了保證運動估計的準確性，往往需要採取全局捜索(Full Search)的方法，而全局搜索對硬體資源的消耗很大，很難做到實時性。JPEG-LS 是 ITU(International Telecommunication Union)於 1998年制定的針對圖像無損與近無損壓縮的標準，主要採用了幀內預測結合Golomb-Rice熵編碼的方法實現數據的壓縮(見 ITU-T T. 87, Lossless and Near-lossless Compressionof Continuous-tone Still Images,即「針對靜態連續圖像的無損與近無損壓縮」，ITU-TRecommendation T. 87，1998)。JPEG-LS對單張圖像具有較好的壓縮性能，但是如果將JPEG-LS直接用於視頻無損壓縮，壓縮效果並不理想，因為視頻的前後幀之間具有很大的相關性，而JEPG-LS並不具有幀間預測部分，無法降低幀間冗餘。

發明內容
為了克服現有的視頻無損壓縮方法在幀間預測中計算量大，實時性差以及JPEG-LS直接用於視頻無損壓縮數據量大的缺點，本發明提供了一種可以有效地降低視頻無損壓縮幀間預測的計算量，並保證良好壓縮率的基於圖像平滑度的自適應視頻無損壓縮方法。為了解決上述技術問題採用的技術方案為ー種基於圖像平滑度的自適應視頻無損壓縮方法，所述壓縮方法包括以下步驟(I)輸入ー幀待壓縮視頻數據；(2)取得該幀視頻數據ー個色度空間分量數據，並計算該分量數據與前一幀的對應分量數據的差值；如果該幀為視頻第一幀，先記錄編碼數據類型為0，然後取得該幀視頻ー個色度空間分量的數據，跳到步驟(6)使用改進的JPEG-LS編碼器對編碼數據類型和該分量視頻數據進行編碼。如果不是第一幀，則先從輸入視頻數據中取得該幀的ー個色度空間分量數據，然後將該分量數據與前一幀的該分量數據做對應位置的相減運算，得到該分量的前後幀差值數據。(3)對該分量原始數據進行平滑度計算，對該分量原數據的平滑度採用式(I)計算

權利要求
1.ー種基於圖像平滑度的自適應視頻無損壓縮方法，其特徵在於所述壓縮方法包括以下步驟 (1)輸入ー幀待壓縮視頻數據； (2)取得該幀視頻數據ー個色度空間分量數據，並計算該分量數據與前ー幀的對應分量數據的差值； 如果該幀為視頻第一幀，先記錄編碼數據類型為O，然後取得該幀視頻ー個色度空間分量的數據，跳到步驟(6)使用改進的JPEG-LS編碼器對編碼數據類型和該分量視頻數據進行編碼；如果不是第一幀，則先從輸入視頻數據中取得該幀的ー個色度空間分量數據，然後將該分量數據與前一幀的該分量數據做對應位置的相減運算，得到該分量的前後幀差值數據； (3)對該分量原始數據進行平滑度計算，對該分量原數據的平 滑度採用式(I)計算
2.如權利要求I所述的ー種基於圖像平滑度的自適應視頻無損壓縮方法，其特徵在於所 述步驟(6)中，改進的JPEG-LS編碼器是在標準的JPEG-LS編碼器的執行步驟基礎上多了ー個步驟，即對數據進行編碼時，在編碼的開始標誌OxFFDS後増加一個字節的編碼數據類型標誌，如編碼數據類型是1，則標誌為0x01，如編碼數據類型是0，則標誌為0x00。
全文摘要
一種基於圖像平滑度的自適應視頻無損壓縮方法，包括以下步驟(1)輸入一幀待壓縮視頻數據；(2)取得該幀視頻數據的一個色度空間分量數據，並計算該分量數據與前一幀的對應分量數據的差值；(3)對該分量原始數據進行平滑度計算；(4)計算融合後的平滑度值；(5)二路選擇器自適應選擇該分量原始數據或前後幀差值數據送入JPEG-LS編碼器，並標記數據類型；(6)採用改進的JPEG-LS圖像編碼器對編碼數據類型和步驟(2)或步驟(5)中輸出的數據編碼；(7)分別取得這幀視頻數據的其他色度空間分量數據，重複步驟(2)-步驟(6)。本發明可以降低視頻無損壓縮的整體計算量，同時保持較好的壓縮性能。
文檔編號H04N7/26GK102695053SQ20121012220
公開日2012年9月26日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者俞立, 朱威, 汝巖, 汪磊, 鄭雅羽, 陳朋 申請人:浙江工業大學