[发明专利]一种图像和视频编解码的方法

说明书

技术领域

本发明属于图像和视频信号处理技术领域，具体涉及一种图像和视频编解码的方法。

背景技术

视觉活动是人类最重要的基本活动之一，视觉信息是人类获取外部知识、了解世界的主要途径和重要形式。据统计，人类大约有80％以上的信息是通过视觉获取的。图像信息处理是研究人或机器对图像信号的产生与采集，信息的形成、提取、分析、综合、表达和利用的理论与方法的科学，是一门兼具综合性与交叉性的学科。图像和视频信号处理主要包括：图像和视频数据压缩编码、传输、解码、存储、检索等，而压缩编码和解码是前提和基础。

在国际多媒体技术领域，相继推出了静止图像JPEG2000标准、视频MPEG-4和H.264等多媒体数据压缩编码国际标准。其中，面向对象和基于内容的视频编解码技术将所表现的内容尤其是动态内容从视频中提取出来分别编码，节省了大量数据量，并根据对象内容被关心的程度不同，对其加强或不刻意加强描述信息，即时间域扩展编码和空间域扩展编码。时间域扩展编码是在关键动作时刻增加插入一些中间帧，使其动作看起来更加连贯清晰；空间域扩展编码是对诸如面部表情等部位扩展分辨率予以细致描述。这样，基于内容的视频编解码使数据压缩效果比其他压缩方法扩大几倍，即压缩后数据率更少，但对图像的表现效果却好得多。

然而，现有的视频和图像编解码技术存在很多问题：

(1)视频I帧与P帧或B帧之间的数据量差别很大，使传输码率峰值和变化率剧烈波动，影响传输质量，并需占用更多的传输带宽；

(2)I帧数据量很大，压缩效果不佳，为提高压缩比，I帧需设置得更稀疏，但这样一来一旦I帧丢失，又会使紧随其后的P帧或B帧无法解码，影响视频质量，增加了数据丢失的风险；

(3)静止图像编码压缩率无法令人满意，面向对象和基于内容的编解码技术能否应用于静止图像编码是一个尚待探索的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种图像和视频编解码的方法，该方法适用于静止图像或视频I帧图像。

本发明方法包括如下步骤：

步骤(1)建立图像对象标准模型数据库，具体方法为：

a、建立静止图像数据库，对海量图像进行分析，对每一帧图像根据图像内容分割成单一的图像对象；

b、将单一的图像对象根据不同的事物类别进行分类，比如人、汽车、动物和建筑物；

c、对每一类型的图像对象建立数学模型，该模型使用语义或数学语言描述，并且该类型的图像完全可以根据这种语义或数学模型进行重建或复制；

d、将所有类型的数学模型建立成标准模型数据库，并将相同的标准模型数据库分别植入图像编码器和图像解码器；

步骤(2)利用图像编码器对图像进行编码，编码的具体步骤是：

e、输入一帧待编码的图像；

f、图像编码器根据图像内容分割成图像对象；

g、根据图像对象在标准模型数据库中自动检索相匹配的数学模型；

h、根据图像对象的客观属性赋予数学模型以真实的参数，得到对应每一图像对象的用具体参数描述的数学模型；

i、根据具体参数重建虚拟的图像对象并组合成虚拟图像；

j、将虚拟图像与真实图像比较，进行运动估计和补偿，得到虚拟图像相对于真实图像的图像残差；

k、将数学模型的具体参数、图像对象组合成虚拟图像所生成的组合参数和图像残差构成压缩编码数据传输到信道；

步骤(3)对信道上传输到图像解码器的图像压缩编码数据进行解码，解码的具体步骤是：

l、解码器根据数学模型的具体参数，检索标准模型数据库重建图像对象；

m、解码器根据组合参数将重建的图像对象组合成虚拟图像；

n、解码器根据图像残差，结合虚拟图像得到真实图像。

本发明以增加图像压缩编解码复杂性为代价，极大降低用于信道传输的数据量，这种技术思路符合这样的客观现实：即信源和信宿两端的计算和存储资源远远比信道的带宽资源更为充裕。通过降低视频I帧的数据量使其与P帧和B帧相当，进一步提高数据压缩比，使传输码率峰值和变化率平缓波动，占用传输带宽资源大为减小。对静止图像也能采用基于内容的压缩编解码算法，当需要处理的图像数量巨大时效果更为优越，也更便于图像存储和检索。

附图说明

图1为本发明流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明方法的具体步骤是：

步骤(1)建立图像对象标准模型数据库，具体方法为：