[发明专利]一种基于图像平滑度的自适应视频无损压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字视频编码领域，具体涉及一种基于图像平滑度的视频无损压缩方法。

背景技术

视频无损压缩也称为可逆编码，即解压后的视频与原视频完全一致，主要用在医学视频的存储，航拍视频的存储等方面(见L.Song，ZY.Luo，C.Xiong，Improving Lossless Intra Coding of H.264/AVC by Pixel-Wise Spatial Interleave Prediction，即“通过像素的空间交织预测提高H.264/AVC无损帧内编码”，IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology，vol.21，no.12，pp.1924-1928，Dec.2011)。视频无损压缩由于压缩率较低，没有大规模地被应用，也没有形成相应的标准。传统的视频有损压缩中，压缩率的提高主要来自于两个步骤：一是通过运动估计进行帧间预测。二是对预测的差值进行空域到频域的变换，然后量化(见张菁，李晓光，刘晓民等.视频压缩与通信(第二版)[M].北京：人民邮电出版社，2011)。而在视频无损压缩中，量化步骤不能采用，因为量化步骤会带来不可逆的数据丢失，缺少量化步骤又使得变换作用变小，而实验也表明，减少量化步骤直接把有损压缩的标准方法变为无损压缩得到的压缩性能并不能让人满意(见YT.Hwang，CC.Lin，MW.Lyu，Design and Implementation of a Low Complexity Lossless Video Codec，即“一种低复杂度的视频无损编码器的设计与实现”，IEEE Asia Pacific Conference onCircuits and Systems(APCCAS)，pp.556-559，2010)。现有的视频无损压缩算法中，帧内一般采用预测的方法，而在帧间部分，主要使用运动估计(Motion Estimation)的方法(见Y.Li，K.Sayood，Lossless Video Sequence Compression Using Adaptive Prediction，即“基于自适应预测的视频序列无损压缩”，IEEE Transactions on Image Processing，vol.4，no.16，pp.997-1007，Apr.2007；以及见J.Kim，CM.Kyung.A Lossless Embedded Compression Using Significant Bit Truncation for HD Video Coding，即“一种针对高清视频编码并使用带符号位的位截断方法的嵌入式平台无损压缩方法”，IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology，vol.6，no.20，pp.848-860，Jun.2010)。但运动估计的方法应用在视频无损压缩中时，存在一个很大的不足，即运动估计需要做到很准确才能对压缩率有显著的提高，为了保证运动估计的准确性，往往需要采取全局搜索(Full Search)的方法，而全局搜索对硬件资源的消耗很大，很难做到实时性。JPEG-LS是ITU(International Telecommunication Union)于1998年制定的针对图像无损与近无损压缩的标准，主要采用了帧内预测结合Golomb-Rice熵编码的方法实现数据的压缩(见ITU-T T.87，Lossless and Near-lossless Compression of Continuous-tone Still Images，即“针对静态连续图像的无损与近无损压缩”，ITU-T Recommendation T.87，1998)。JPEG-LS对单张图像具有较好的压缩性能，但是如果将JPEG-LS直接用于视频无损压缩，压缩效果并不理想，因为视频的前后帧之间具有很大的相关性，而JEPG-LS并不具有帧间预测部分，无法降低帧间冗余。

发明内容

为了克服现有的视频无损压缩方法在帧间预测中计算量大，实时性差以及JPEG-LS直接用于视频无损压缩数据量大的缺点，本发明提供了一种可以有效地降低视频无损压缩帧间预测的计算量，并保证良好压缩率的基于图像平滑度的自适应视频无损压缩方法。

为了解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种基于图像平滑度的自适应视频无损压缩方法，所述压缩方法包括以下步骤：

(1)输入一帧待压缩视频数据；