[发明专利]一种基于分层采样的参考帧压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉与数字图像处理领域，特别涉及一种基于分层采样的参考帧压缩方法。

背景技术

当前伴随着大量编码新技术的引入，超高清视频编码技术取得了长足的发展，编码效率大大提高。新一代视频编码标准HEVC支持更加灵活的树状块划分结构、多参考帧帧间预测和更大的运动搜索范围，引入这些新技术，实现了编码效率提升的同时，也毫无疑问地对编码器或者解码器的片内存储空间和片内外数据交互带宽提出了更高的要求。与此同时，片内外交互数据量的增加也加大了在硬件上视频编码的能量损耗。伴随着手机等移动终端设备在生活中的大量使用，实时编码和解码超分辨视频已成为未来的发展趋势，而编码过程所需的内存和带宽宽带数据传输已成为控制系统功耗损失的关键因素，尤其是对移动设备电池续航能力的影响显得尤为重要。

为了减小由于片内外数据交互带宽的增加造成的功耗损失，目前针对超高清视频编码提出了一系列的改进方法。其中最具代表性的方法便是参考帧压缩技术。参考帧压缩技术是指在参考帧被存入DRAM之前对其进行压缩，减少在Cashe中压缩当前帧进行运动估计时所需的从DRAM中读取参考帧的数据量。之前具有代表性的参考帧压缩方法以基于定压缩率模型为主，即对参考帧图像按照指定的压缩率和指定的传输带宽进行统一压缩，这种强制的压缩模式可能造成部分参考帧信息的损失，或者是对一些仍具压缩潜能的图像信息压缩不足。对此提出的基于可变压缩率的参考帧压缩方案是在无损的前提下尽可能压缩图像模块，使得参考帧平均的压缩率得以提高。但是该模式采用的全搜索的运动估计模式仍会占用大量的带宽和消耗更多的能量。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于分层采样的参考帧压缩方法，以解决上述现有技术存在的数据交互占用带宽过多、消耗能量过大的技术问题。

为此，本发明提出一种基于分层采样的参考帧压缩方法，如下步骤：A1.获取原始参考帧图像f₀和数据传输的限定带宽B_c；A2.计算当前层n的参考帧缩略图f(n-1)所需的传输带宽B；A3.带宽判断，若所述传输带宽B小于所述限定带宽B_c，则结束参考帧压缩；否则，对所述参考帧缩略图f(n-1)进行亚采样得到亚采样图像f(n)，进一步对所述亚采样图像f(n)上采样得到上采样图像f'(n)，计算所述上采样图像f'(n)与所述参考帧缩略图f(n-1)的采样误差Dif(n)；A4.对所述采样误差Dif(n)进行压缩编码，实现对所述采样误差Dif(n)的压缩，并分层保存，然后回到步骤A2进行下一层n+1的相应处理；所述n为自然数。

优选地，本发明还可以具有如下技术特征：

所述传输带宽B通过当前层图像大小和运动估计时的搜索范围进行计算得到。

所述传输带宽B的计算方法如下：

其中，Width_f(n)和Height_f(n)分别表示所述亚采样图像f(n)的宽和高，Sr_x和Sr_y分别表示全搜索运动估计模式的搜索范围的长和宽，每层的残差的Bit表示为Bit_Dif(i)。

所述步骤A3中，采用迭代亚采样建立信息子层和计算采样残差，通过所述信息子层得到亚采样子层图像，然后利用所述亚采样子层图像和所述采样残差来计算带宽，其中所述信息子层为全局性概念，指整个分层采样过程中建立的多层次亚采样图像信息。

所述步骤A3中的亚采样具体为将所述参考帧缩略图f(n-1)横纵均变为1/2得到f(n)。

采用对像素点隔行隔列抽取的方法进行亚采样。

所述步骤A3中的上采样为将所述亚采样图像f(n)的横纵均变为原来的2倍，使所述上采样图像f'(n)恢复至所述参考帧缩略图f(n-1)的大小。

所述步骤A3中的上采样还利用最邻近插值算法或双线性插值算法实现图像像素的增加，以保证图像的光滑性。

所述步骤A4中的所述压缩编码为定长码编码、非定长码编码、有损编码或者无损编码。

所述步骤A4中的所述压缩编码为稀疏信息编码方法，构造如下稀疏模型：min||X||₀st.Y＝DX，