[发明专利]一种视频数据多重压缩及重构方法

权利要求书

1.一种视频数据多重压缩及重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、获取视频图像信息：视频图像传感器(1)在采集时间t内采集视频图像，并将采集到的视频图像传输给计算机(2)，计算机(2)将接收到的视频图像存入视频信息数据库I，I＝{f(v₁,u₁),f(v₂,u₂),...,f(v_i,u_i),...,f(v_n,u_n)}，其中f(v_i,u_i)表示采集时间t内第i帧图像，i＝1,2,...,n，n为不小于4的正整数，第i帧图像f(v_i,u_i)含有b个像素点，b为正整数，像素点(x_i,a,y_i,a)表示第i帧图像f(v_i,u_i)上的任意一个像素点，a＝1,2,...,b，所述采集时间t不大于10秒；

步骤二、视频图像一级压缩：

步骤201：计算相邻两帧图像的边缘点：根据公式计算第i帧图像f(v_i,u_i)和与第i帧图像f(v_i,u_i)相邻的第i+1帧图像f(v_i+1,u_i+1)的正比函数值，其中M_if(2^j,x_i,a,y_i,a)表示在尺度2^j下的正比函数，j表示小波分解等级，j为正整数，其中W^x表示小波空间的x方向，W^y表示小波空间的y方向，f(2^j,x_i,a,y_i,a)表示第i帧图像f(v_i,u_i)上的像素点(x_i,a,y_i,a)进行j级分解的二进小波变换函数，W^xf(2^j,x_i,a,y_i,a)表示第i帧图像f(v_i,u_i)上的像素点(x_i,a,y_i,a)在小波空间x方向上进行j级分解的分量，W^yf(2^j,x_i,a,y_i,a)表示第i帧图像f(v_i,u_i)上的像素点(x_i,a,y_i,a)在小波空间y方向上进行j级分解的分量，当|M_if(2^j,x_i,a,y_i,a)|和|M_(i+1)f(2^j,x_i+1,a,y_i+1,a)|均取极大值时的像素点为图像f(v_i,u_i)、图像f(v_i+1,u_i+1)的边缘点，记图像f(v_i,u_i)、图像f(v_i+1,u_i+1)对应的边缘点分别为图像边缘点(x_i,y_i)、图像边缘点(x_i+1,y_i+1)；

步骤202：计算相邻两帧图像的图像边缘点的位移增量：根据公式Δx_i＝|x_i+1-x_i|计算Δx_i，Δx_i表示图像边缘点(x_i,y_i)和图像边缘点(x_i+1,y_i+1)在横坐标上的位移增量；

步骤203、剔除冗余图像帧：当|Δx_i|≥D时，计算机(2)将图像f(v_i,u_i)、图像f(v_i+1,u_i+1)保存在保留视频信息数据集合I_H中，D表示位移增量阈值，当|Δx_i|<D时，计算机(2)将图像f(v_i,u_i)、图像f(v_i+1,u_i+1)保存在冗余视频信息数据集合I_L中，I_H中的图像帧数为个，I_L中的图像帧数为λ个，和λ均为正整数，

步骤204：重复步骤201至步骤203，完成对视频信息数据库I中所有图像的处理，保留视频信息数据库I_H中的图像即为一级压缩后的视频图像；

步骤三、视频图像二级压缩：

步骤301、二级压缩的一级分解：计算机(2)对保留视频信息数据库I_H中的任一图像f(v_h,u_h)进行小波变换得到：f'(v_h,u_h)表示图像f(v_h,u_h)在平面空间上的正交投影，C_r,q表示图像f(v_h,u_h)一级分解后的低频系数，表示二维尺度函数，表示图像f(v_h,u_h)一级分解后在水平方向上的小波系数，表示水平方向上的一维小波函数，表示图像f(v_h,u_h)一级分解后在垂直方向上的小波系数，表示垂直方向上的一维小波函数，表示图像f(v_h,u_h)一级分解后在对角线方向上的小波系数，表示对角线方向上的一维小波函数，p、v和d分别表示水平方向、垂直方向和对角线方向，r和q均为正整数，其中，C′_s,e表示小波变换系数，h′_1,s-2r表示一级分解第一低通滤波器，h'_2,s-2r表示一级分解第二低通滤波器，g_1,e-2q表示一级分解第一高通滤波器，g_2,e-2q表示一级分解第二高通滤波器，g_3,e-2q表示一级分解第三高通滤波器，其中s和e均为正整数；

步骤302、二级压缩的二级分解：计算机(2)将一级分解后的正交投影f'(v_h,u_h)划分成4个子图，对4个子图进行二级分解，A_g(v,u)表示4个子图中的任意一个子图，g＝1,2,3,4；计算机(2)对子图A_g(v,u)进行小波变换得到：C′_r,q表示子图A_g(v,u)二级分解后的低频系数，表示子图A_g(v,u)二级分解后在水平方向上的小波系数，表示子图A_g(v,u)二级分解后在垂直方向上的小波系数，表示子图A_g(v,u)二级分解后在对角线方向上的小波系数，其中，C″_s,e表示小波变换系数，表示二级分解第一低通滤波器，表示二级分解第二低通滤波器，表示二级分解第一高通滤波器，表示二级分解第二高通滤波器，表示二级分解第三低通滤波器；

步骤303：重复步骤302完成四个子图的二级分解，得到四个子图的二级分解图像；

步骤四、视频图像重构：

步骤401、计算相邻两帧冗余视频图像位移增量：图像f(v_l,u_l)和图像f(v_l+1,u_l+1)表示冗余视频信息数据库I_L中的任意两个相邻图像，l＝1,2,...,λ-1，图像f(v_l,u_l)、图像f(v_l+1,u_l+1)对应的边缘点分别为图像边缘点(x_l,y_l)、图像边缘点(x_l+1,y_l+1)，计算机(2)计算ΔX_l＝|x_l+1-x_l|，ΔX_l表示图像边缘点(x_l,y_l)和图像边缘点(x_l+1,y_l+1)的横坐标位移增量；

步骤402、对冗余视频信息数据库中的图像排序：重复步骤401，完成对冗余视频信息数据库I_L中每两个相邻图像的位移增量计算，计算机(2)计算横坐标位移增量的平均值再计算将按从小到大的顺序排序，将冗余视频信息数据库I_L中的图像按从小到大排序的对应排序，表示中的最小值，对应的相邻两帧图像为图像f(v_k,u_k)和图像f(v_k+1,u_k+1)，其中k＝1,2,...,λ-1；

步骤403、计算机(2)判断保留视频信息数据库I_H中的视频图像帧数是否大于m个，m为正整数，若λ≥m，进入步骤404，否则执行步骤405；

步骤404、选择补偿形成重构数据库：计算机(2)选择图像f(v_k,u_k)，将图像f(v_k,u_k)加入保留视频信息数据库I_H中，以选择补偿的方式形成重构数据库I'_H，重构数据库I'_H中的视频图像帧数为λ+1，然后进入步骤五；

步骤405、插入补偿形成重构数据库：计算机(2)将步骤402中按从小到大排序的对应排序的冗余视频信息数据库I_L中前j个图像插入到保留视频信息数据库I_H，以插入补偿的方式形成重构数据库I'_H，重构数据库I'_H中的视频图像帧数为λ+j，并满足λ+j＝m，然后进入步骤五；

步骤五、视频图像编码：计算机(2)对重构数据库I'_H中的视频图像进行H.264编码，然后计算机(2)将编码后的视频图像信息通过通信模块(3)发送给客户端(4)；

步骤六、视频图像解码：客户端(4)对接收到的编码后的视频图像信息进行H.264解码；

步骤七、视频图像显示：通过客户端(4)将解码后的视频图像信息进行显示，重复步骤一至步骤六，实现视频图像信息的多重压缩及重构，并通过客户端(4)进行连续显示。