[发明专利]用于在有限带宽和发射速率条件下对视频文件的改进型H.264压缩编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理领域，具体涉及H.264压缩编码技术。

背景技术

视频编码的目的是为了实现视频的压缩。根据香农信息论的观点，用信息熵来表征数据的信息，其余信息均为冗余。大量碎片式的冗余依然存在于视频信息中，因此，去除冗余也成为了视频编码技术中的核心内容，以便达到压缩的目的，视频编码技术主要针对的冗余有以下几类：

(1)、帧与帧之间的时间冗余。人的视觉是有一个短暂的停留效应，闪过的景象不会立即消失，故如果画面闪现频率高于人类的这个值，人眼就不会感到帧与帧之间的停顿，一般视频会采用25帧/秒以上的帧采样率。所以，两个连续帧之间的时间间隔将小于1/25＝0.04秒，于是当视频中运动物体的速度不致过快时，相邻两帧之间的相关度就会非常高，形成冗余。

(2)、每一帧内部的空间冗余。一副图像就是一帧，空间冗余也存在于视频帧中。

(3)、普遍存在的统计冗余。我们日常生活中的信号，在其对应信号空间中的取值有序性的规律的概率是很小的，而通常会在一个或几个特殊点取到极大值或极小值。所以，可以通过为概率较大的取值点分配较短码字，为概率较小的分配较长码字，这样来提高压缩效率。

(4)、基于人眼的视觉冗余。视频来源极广，内容丰富多彩，想要其中所有的信息都被人眼接收这是几乎不可能办到的事情。因此，可以针对人眼感知的盲区，将其适当精简，来消去视觉冗余。

综上所述，视频压缩编码技术应该具有如下特征：

1)、算法简单：视频图像的分辨率高，帧速率快，因此，处理的数据量极大，为了使得算法的处理时间减少，需要降低其复杂度；

2)、实用性强：应能够广泛支持目前大多数的应用场景，如需要高分辨率的数字电视等；

3)、多维度处理：利用图像在时间、空间和频率空间的冗余性对图像进行压缩。

现有的方案及其优缺点：数字视频编解码行业如雨后春笋般迅猛成长，考虑到兼容性的和互通性的问题，不同的视频编解码厂家都做出了巨大贡献。视频编解码技术的标准化问题显得日益重要，各大国际组织在数字视频编解码标准化方面展开了许多工作并制定了一系列视频编解码标准。

MPEG-X系列标准时MPEG组织从1990年开始定义完成的视频压缩算法，采用了块方式的运动补偿、离散余弦变换(DCT)、量化等技术。速率从MPEG-1的1.5Mbps，MPEG-2的3～100Mbit/s的动态码率。1999年MPEG-4被推出，旨在为国际互联网络或移动通信设备上实时传输音、视频信号而制定的MPEG标准，将众多多媒体应用集成于一个完整框架内，为多媒体通信及应用环境提供标准算法和工具，从而建立起一种能被多媒体传输、存储、检索等应用领域普遍采用的统一数据格式。

MPEG-4采用基于对象方式压缩，较之前标准压缩比极大提高，压缩倍数为450倍(静态图像可达到800倍)，分辨率输入可从320X240到1280X1204，这是同质量的MPEG-1和MJEPG的10倍多。

H.26X系列标准是由ITU-T提出的另一种视频编码方式，目前应用最成熟的就是H.264。H.264是ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(活动图像编码专家组)的联合视频组(JVT：joint video team)开发的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分，于2003年3月正式发布。H.264加强了对各种信道的适应能力，采用网络友好的结构和语法，有利于对误码率和丢包的处理，在相同的重建图像质量下，能够比H.263节约一半左右的码率。H.264的码流结构的网络适应性强，增加了差错恢复能力，能够很好地适应IP和无线网络。

但是，任何一种视频编解码标准在追求更高的压缩比和分别率的同时，其算法的复杂度对实时应用产生了制约，很难满足在无线信道环境下，对信道获取和占用时间、随机接入时延的要求。同时，无线信道的传输要求码流本身具有很强的错误恢复能力。无线通信要求视频的压缩编码支持自适应参数设置，可以在信道容量或者功率受限的情况下，通过牺牲部分画质，而不带来明显的用户体验的降低。

发明内容

本发明是为了解决现有的无线移动通信网络的视频下载传输方法适应网络资源受限，以及为了适应高速、高画质的传输的需求，从而提供一种用于在有限带宽和发射速率条件下对视频文件的改进型H.264压缩编码方法。