专利名称：一种基于图像平滑度的自适应视频无损压缩方法
技术领域：
本发明涉及数字视频编码领域，具体涉及ー种基于图像平滑度的视频无损压缩方法。
背景技术：
视频无损压缩也称为可逆编码，即解压后的视频与原视频完全一致，主要用在医学视频的存储，航拍视频的存储等方面(见し· Song, ZY. Luo, C. Xiong, Improving LosslessIntra Coding of H. 264/AVC by Pixel-Wise Spatial Interleave Prediction,即“通过像素的空间交织预测提高H. 264/AVC无损巾贞内编码”，IEEE Transactions on Circuitsand Systems for Video Technology, vol. 21, no. 12, pp. 1924-1928, Dec. 2011)。视频无损压缩由于压缩率较低，没有大規模地被应用，也没有形成相应的标准。传统的视频有损压缩中，压缩率的提高主要来自于两个步骤一是通过运动估计进行帧间预測。ニ是对预 测的差值进行空域到频域的变换，然后量化(见张菁，李晓光，刘晓民等.视频压缩与通信(第二版)[M].北京人民邮电出版社，2011)。而在视频无损压缩中，量化步骤不能采用，因为量化步骤会带来不可逆的数据丢失，缺少量化步骤又使得变换作用变小，而实验也表明，减少量化步骤直接把有损压缩的标准方法变为无损压缩得到的压缩性能并不能让人满M ( JAL YT. Hwang, CC. Lin, MW. Lyu, Design and Implementation of a Low ComplexityLossless Video Codec,即“ー种低复杂度的视频无损编码器的设计与实现”，IEEE AsiaPacific Conference onCircuits and Systems (APCCAS), pp. 556-559, 2010)。现有的视频无损压缩算法中，帧内一般采用预测的方法，而在帧间部分，主要使用运动估计(MotionEstimation)的万法(见 Y.しI, K. bayood, Lossless Video Sequence Compression UsingAdaptive Prediction,即“基于自适应预测的视频序列无损压缩”, IEEE Transactionson Image Processing, vol. 4, no. 16, pp. 997-1007, Apr. 2007 ;以及见 J. Kim, CM. Kyung.A Lossless Embedded Compression Using Significant Bit Truncation for HD VideoCoding,即“ー种针对高清视频编码并使用带符号位的位截断方法的嵌入式平台无损压缩方法，，，IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol. 6,no. 20，pp. 848-860，Jun. 2010)。但运动估计的方法应用在视频无损压缩中时，存在ー个很大的不足，即运动估计需要做到很准确才能对压缩率有显著的提高，为了保证运动估计的准确性，往往需要采取全局捜索(Full Search)的方法，而全局搜索对硬件资源的消耗很大，很难做到实时性。JPEG-LS 是 ITU(International Telecommunication Union)于 1998年制定的针对图像无损与近无损压缩的标准，主要采用了帧内预测结合Golomb-Rice熵编码的方法实现数据的压缩(见 ITU-T T. 87, Lossless and Near-lossless Compressionof Continuous-tone Still Images,即“针对静态连续图像的无损与近无损压缩”，ITU-TRecommendation T. 87，1998)。JPEG-LS对单张图像具有较好的压缩性能，但是如果将JPEG-LS直接用于视频无损压缩，压缩效果并不理想，因为视频的前后帧之间具有很大的相关性，而JEPG-LS并不具有帧间预测部分，无法降低帧间冗余。
发明内容
为了克服现有的视频无损压缩方法在帧间预测中计算量大，实时性差以及JPEG-LS直接用于视频无损压缩数据量大的缺点，本发明提供了一种可以有效地降低视频无损压缩帧间预测的计算量，并保证良好压缩率的基于图像平滑度的自适应视频无损压缩方法。为了解决上述技术问题采用的技术方案为ー种基于图像平滑度的自适应视频无损压缩方法，所述压缩方法包括以下步骤(I)输入ー帧待压缩视频数据；(2)取得该帧视频数据ー个色度空间分量数据，并计算该分量数据与前一帧的对应分量数据的差值；如果该帧为视频第一帧，先记录编码数据类型为0，然后取得该帧视频ー个色度空间分量的数据，跳到步骤(6)使用改进的JPEG-LS编码器对编码数据类型和该分量视频数据进行编码。如果不是第一帧，则先从输入视频数据中取得该帧的ー个色度空间分量数据，然后将该分量数据与前一帧的该分量数据做对应位置的相减运算，得到该分量的前后帧差值数据。(3)对该分量原始数据进行平滑度计算，对该分量原数据的平滑度采用式(I)计算
权利要求
1.ー种基于图像平滑度的自适应视频无损压缩方法，其特征在于所述压缩方法包括以下步骤 (1)输入ー帧待压缩视频数据； (2)取得该帧视频数据ー个色度空间分量数据，并计算该分量数据与前ー帧的对应分量数据的差值； 如果该帧为视频第一帧，先记录编码数据类型为O，然后取得该帧视频ー个色度空间分量的数据，跳到步骤(6)使用改进的JPEG-LS编码器对编码数据类型和该分量视频数据进行编码；如果不是第一帧，则先从输入视频数据中取得该帧的ー个色度空间分量数据，然后将该分量数据与前一帧的该分量数据做对应位置的相减运算，得到该分量的前后帧差值数据； (3)对该分量原始数据进行平滑度计算，对该分量原数据的平 滑度采用式(I)计算
2.如权利要求I所述的ー种基于图像平滑度的自适应视频无损压缩方法，其特征在于所 述步骤(6)中，改进的JPEG-LS编码器是在标准的JPEG-LS编码器的执行步骤基础上多了ー个步骤，即对数据进行编码时，在编码的开始标志OxFFDS后増加一个字节的编码数据类型标志，如编码数据类型是1，则标志为0x01，如编码数据类型是0，则标志为0x00。
全文摘要
一种基于图像平滑度的自适应视频无损压缩方法，包括以下步骤(1)输入一帧待压缩视频数据；(2)取得该帧视频数据的一个色度空间分量数据，并计算该分量数据与前一帧的对应分量数据的差值；(3)对该分量原始数据进行平滑度计算；(4)计算融合后的平滑度值；(5)二路选择器自适应选择该分量原始数据或前后帧差值数据送入JPEG-LS编码器，并标记数据类型；(6)采用改进的JPEG-LS图像编码器对编码数据类型和步骤(2)或步骤(5)中输出的数据编码；(7)分别取得这帧视频数据的其他色度空间分量数据，重复步骤(2)-步骤(6)。本发明可以降低视频无损压缩的整体计算量，同时保持较好的压缩性能。
文档编号H04N7/26GK102695053SQ20121012220
公开日2012年9月26日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者俞立, 朱威, 汝岩, 汪磊, 郑雅羽, 陈朋 申请人:浙江工业大学