[发明专利]一种基于逆量化/逆变换的无损压缩解码方法

说明书

本发明涉及一种基于逆量化/逆变换的无损压缩解码方法，首先在解码每帧头信息时,获取当前帧使用的量化参数；解码预测信息,得到当前帧的预测图像块；根据码流中当前帧图像块的残差位符号信息判断是否需要对当前帧图像块的残差进行逆量化和逆变换,如果需要，解码当前帧图像块残差系数C,并对C进行逆量化得到矩阵Y；对Y进行逆变换,得到当前帧图像块的第一次残差信息R；继续解码当前帧图像块二次残差信息,将两次残差信息相加得到当前帧图像块的最终残差信息；如果不需要则直接解码当前帧图像块残差系数做为当前帧图像块的最终残差信息；将当前帧图像块的预测图像块和最终残差信息相加得到当前帧重建图像块，极大的提高了无损压缩性能。

技术领域

本发明适用于一种无损压缩视频解码方法，特别是适用于HEVC无损压缩解码的优化方法。

背景技术

自H.264/AVC视频压缩标准提出以后，由于具有较高的压缩效率和较强的网络适应性，H.264/AVC得到了广泛应用，也为视频传输与普及做出了巨大贡献。然而随着网络与信息技术的发展，人们需要越来越多的高质量视频多媒体信息。随着1080p高清视频的普及，人们开始追求更高的质量视频体验，如4K(分辨率为3840x2160)甚至8K(分辨率为7680x4320)；同时人们对数字视频帧率(frame rate)要求也逐渐提高由30fps逐渐提高到60fps甚至120fps；随着智能手机，平板电脑，VR头盔和高清摄像机的广泛应用，大量的高清视频随之产生。

传统视频压缩编码技术H.264/AVC已经不能满足高清视频的压缩存储与传输的需求，因此MPEG(Moving Pictures Experts Group)和VCEG(Video Coding Experts Group)联合组织在2013推出了新一代视频编码标准HEVC(High Efficiency Video Coding)[1][2].与H.264/AVC相比，实验结果表明在同等质量情况下HEVC可以节省50％码率[3]。

在现代有损视频编码框架中，主要包括预测，变换/量化，环路滤波和熵编码四个主要部分，其中预测是整个编码框架中的关键部分，预测的精度将直接影响整个编码效率的高低。有研究表明[4]在同等客观质量条件下，HEVC中I帧编码效率比JPEG2000提高20％以上，关键原因为HEVC具有更加精准的预测技术。

基于HEVC的无损视频压缩编码框架中主要包含预测和熵编码，因此预测和熵编码直接决定了视频压缩性能。

发明内容

当前广泛应用的无损视频编码框架中，预测之后的残差直接进行熵编码。由于残差的能量不集中，严重影响了熵编码的效率。为了进一步提升无损编码压缩效率，本文针对HEVC无损压缩解码提出一种基于逆量化/逆变换的无损压缩解码方法，针对残差：首先对变换量化以后的残差系数进行解码，然后对没有经过变换量化的二次残差系数进行解码。

具体技术方案如下：

1.首先在解码每帧头信息时,获取当前帧使用的量化参数QP，进入步骤2；其中所述的量化参数QP用于表示当前帧反量化时的参数；

2.解码预测信息,得到当前帧的预测图像块,进入步骤3；

3.根据码流中当前帧图像块的残差位符号信息判断是否需要对当前帧图像块的残差进行逆量化和逆变换,如果需要进入步骤4,如果不需要进入步骤5；其中，所述的残差位符号信息从码流中获取，用于表征残差是否需要进行逆量化和逆变换；

对于每一个图像块传输一个符号位(Flag)，即残差位符号信息，用于表示当前帧图像块的残差是否进行逆量化和逆变换,这个符号标志位内容由编码端通过率失真优化确定。

4.解码当前帧图像块残差系数C,并对C进行逆量化得到逆量化以后的矩阵Y；对Y进行逆变换,得到当前帧图像块的第一次残差信息R；继续解码当前帧图像块二次残差信息,将两次残差信息相加得到当前帧图像块的最终残差信息，并进入步骤6；