專利名稱：一種基于圖像平滑度的自適應(yīng)視頻無損壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字視頻編碼領(lǐng)域，具體涉及ー種基于圖像平滑度的視頻無損壓縮方法。
背景技術(shù)：
視頻無損壓縮也稱為可逆編碼，即解壓后的視頻與原視頻完全一致，主要用在醫(yī)學(xué)視頻的存儲(chǔ)，航拍視頻的存儲(chǔ)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(yù)測(cè)提高H. 264/AVC無損巾貞內(nèi)編碼”，IEEE Transactions on Circuitsand Systems for Video Technology, vol. 21, no. 12, pp. 1924-1928, Dec. 2011)。視頻無損壓縮由于壓縮率較低，沒有大規(guī)模地被應(yīng)用，也沒有形成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的視頻有損壓縮中，壓縮率的提高主要來自于兩個(gè)步驟一是通過運(yùn)動(dòng)估計(jì)進(jìn)行幀間預(yù)測(cè)。ニ是對(duì)預(yù) 測(cè)的差值進(jìn)行空域到頻域的變換，然后量化(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，量化步驟不能采用，因?yàn)榱炕襟E會(huì)帶來不可逆的數(shù)據(jù)丟失，缺少量化步驟又使得變換作用變小，而實(shí)驗(yàn)也表明，減少量化步驟直接把有損壓縮的標(biāo)準(zhǔn)方法變?yōu)闊o損壓縮得到的壓縮性能并不能讓人滿M ( JAL YT. Hwang, CC. Lin, MW. Lyu, Design and Implementation of a Low ComplexityLossless Video Codec,即“ー種低復(fù)雜度的視頻無損編碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”，IEEE AsiaPacific Conference onCircuits and Systems (APCCAS), pp. 556-559, 2010)?，F(xiàn)有的視頻無損壓縮算法中，幀內(nèi)一般采用預(yù)測(cè)的方法，而在幀間部分，主要使用運(yùn)動(dòng)估計(jì)(MotionEstimation)的萬法(見 Y.しI, K. bayood, Lossless Video Sequence Compression UsingAdaptive Prediction,即“基于自適應(yīng)預(yù)測(cè)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(duì)高清視頻編碼并使用帶符號(hào)位的位截?cái)喾椒ǖ那度胧狡脚_(tái)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(yùn)動(dòng)估計(jì)的方法應(yīng)用在視頻無損壓縮中時(shí)，存在ー個(gè)很大的不足，即運(yùn)動(dòng)估計(jì)需要做到很準(zhǔn)確才能對(duì)壓縮率有顯著的提高，為了保證運(yùn)動(dòng)估計(jì)的準(zhǔn)確性，往往需要采取全局捜索(Full Search)的方法，而全局搜索對(duì)硬件資源的消耗很大，很難做到實(shí)時(shí)性。JPEG-LS 是 ITU(International Telecommunication Union)于 1998年制定的針對(duì)圖像無損與近無損壓縮的標(biāo)準(zhǔn)，主要采用了幀內(nèi)預(yù)測(cè)結(jié)合Golomb-Rice熵編碼的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮(見 ITU-T T. 87, Lossless and Near-lossless Compressionof Continuous-tone Still Images,即“針對(duì)靜態(tài)連續(xù)圖像的無損與近無損壓縮”，ITU-TRecommendation T. 87，1998)。JPEG-LS對(duì)單張圖像具有較好的壓縮性能，但是如果將JPEG-LS直接用于視頻無損壓縮，壓縮效果并不理想，因?yàn)橐曨l的前后幀之間具有很大的相關(guān)性，而JEPG-LS并不具有幀間預(yù)測(cè)部分，無法降低幀間冗余。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的視頻無損壓縮方法在幀間預(yù)測(cè)中計(jì)算量大，實(shí)時(shí)性差以及JPEG-LS直接用于視頻無損壓縮數(shù)據(jù)量大的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種可以有效地降低視頻無損壓縮幀間預(yù)測(cè)的計(jì)算量，并保證良好壓縮率的基于圖像平滑度的自適應(yīng)視頻無損壓縮方法。為了解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為ー種基于圖像平滑度的自適應(yīng)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(shù)據(jù)；(2)取得該幀視頻數(shù)據(jù)ー個(gè)色度空間分量數(shù)據(jù)，并計(jì)算該分量數(shù)據(jù)與前一幀的對(duì)應(yīng)分量數(shù)據(jù)的差值；如果該幀為視頻第一幀，先記錄編碼數(shù)據(jù)類型為0，然后取得該幀視頻ー個(gè)色度空間分量的數(shù)據(jù)，跳到步驟(6)使用改進(jìn)的JPEG-LS編碼器對(duì)編碼數(shù)據(jù)類型和該分量視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。如果不是第一幀，則先從輸入視頻數(shù)據(jù)中取得該幀的ー個(gè)色度空間分量數(shù)據(jù)，然后將該分量數(shù)據(jù)與前一幀的該分量數(shù)據(jù)做對(duì)應(yīng)位置的相減運(yùn)算，得到該分量的前后幀差值數(shù)據(jù)。(3)對(duì)該分量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑度計(jì)算，對(duì)該分量原數(shù)據(jù)的平滑度采用式(I)計(jì)算

權(quán)利要求
1.ー種基于圖像平滑度的自適應(yīng)視頻無損壓縮方法，其特征在于所述壓縮方法包括以下步驟 (1)輸入ー幀待壓縮視頻數(shù)據(jù)； (2)取得該幀視頻數(shù)據(jù)ー個(gè)色度空間分量數(shù)據(jù)，并計(jì)算該分量數(shù)據(jù)與前ー幀的對(duì)應(yīng)分量數(shù)據(jù)的差值； 如果該幀為視頻第一幀，先記錄編碼數(shù)據(jù)類型為O，然后取得該幀視頻ー個(gè)色度空間分量的數(shù)據(jù)，跳到步驟(6)使用改進(jìn)的JPEG-LS編碼器對(duì)編碼數(shù)據(jù)類型和該分量視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；如果不是第一幀，則先從輸入視頻數(shù)據(jù)中取得該幀的ー個(gè)色度空間分量數(shù)據(jù)，然后將該分量數(shù)據(jù)與前一幀的該分量數(shù)據(jù)做對(duì)應(yīng)位置的相減運(yùn)算，得到該分量的前后幀差值數(shù)據(jù)； (3)對(duì)該分量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑度計(jì)算，對(duì)該分量原數(shù)據(jù)的平 滑度采用式(I)計(jì)算
2.如權(quán)利要求I所述的ー種基于圖像平滑度的自適應(yīng)視頻無損壓縮方法，其特征在于所 述步驟(6)中，改進(jìn)的JPEG-LS編碼器是在標(biāo)準(zhǔn)的JPEG-LS編碼器的執(zhí)行步驟基礎(chǔ)上多了ー個(gè)步驟，即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼時(shí)，在編碼的開始標(biāo)志OxFFDS后増加一個(gè)字節(jié)的編碼數(shù)據(jù)類型標(biāo)志，如編碼數(shù)據(jù)類型是1，則標(biāo)志為0x01，如編碼數(shù)據(jù)類型是0，則標(biāo)志為0x00。
全文摘要
一種基于圖像平滑度的自適應(yīng)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(shù)據(jù)；(2)取得該幀視頻數(shù)據(jù)的一個(gè)色度空間分量數(shù)據(jù)，并計(jì)算該分量數(shù)據(jù)與前一幀的對(duì)應(yīng)分量數(shù)據(jù)的差值；(3)對(duì)該分量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑度計(jì)算；(4)計(jì)算融合后的平滑度值；(5)二路選擇器自適應(yīng)選擇該分量原始數(shù)據(jù)或前后幀差值數(shù)據(jù)送入JPEG-LS編碼器，并標(biāo)記數(shù)據(jù)類型；(6)采用改進(jìn)的JPEG-LS圖像編碼器對(duì)編碼數(shù)據(jù)類型和步驟(2)或步驟(5)中輸出的數(shù)據(jù)編碼；(7)分別取得這幀視頻數(shù)據(jù)的其他色度空間分量數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟(2)-步驟(6)。本發(fā)明可以降低視頻無損壓縮的整體計(jì)算量，同時(shí)保持較好的壓縮性能。
文檔編號(hào)H04N7/26GK102695053SQ20121012220
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者俞立, 朱威, 汝巖, 汪磊, 鄭雅羽, 陳朋 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)