[发明专利]一种屏幕内容视频的压缩方法

说明书

本发明涉及一种屏幕内容视频的压缩方法，属于图像处理的技术领域，主要在现有的HEVC编码器上进行改进，解决了其基于哈希的帧间预测未能为当前编码块匹配相似图像块作为参考块以及编码过程中对图像块哈希值重复计算的问题。包括计算当前编码帧中所有图像块的哈希值；为当前帧生成哈希图；依据哈希图生成当前编码帧的哈希表；接下来对当前编码帧中的所有编码块执行以下步骤：从哈希图获取当前编码块的哈希值；在参考块中匹配到当前编码块的参考块；由HEVC完成当前编码块的编码。改进后的编码器在LD配置文件下的编码时间为原编码器的104％，平均BD码率增益为1.5％，在LD配置文件下的编码时间为原编码器的101％，平均BD码率增益为0.94％。

技术领域

本发明属于图像处理的技术领域，具体地涉及一种屏幕内容视频的压缩方法。

背景技术

当前最新的国际标准为2013年制定的高效视频编码标准H.265/HEVC。HEVC-SCC的编码框架中，每个输入图像被划分为几个非重叠的编码树单元(Coding Tree Unit,CTU),每个CTU被分割成编码单元(Coding Unit,CU),使用四叉树结构递归,直到达到最小尺寸。每个CU进一步拆分为预测单元(Prediction Unit,PU),其大小范围从32x32到4x4。然后将PU进一步分解为变换单元(Transform Unit,tu)。采用速率失真优化(Rate-DistortionOptimization，RDO)来选择每个CU、PU和TU的最佳编码模式。视频编码联合协作小组(JointCollaborative Team on Video Coding,jct-vc)于2014年推出了屏幕内容编码(ScreenContent Coding，SCC)扩展的标准化,该标准是最新的高效视频编码标准。屏幕内容视频与传统的由相机拍摄的自然图像内容相比，需求文档定义的三种屏幕内容视频表现出了许多不同的特征，主要为没有传感器噪声、均匀平坦区域大、重复图像块多、对比度高、图像块颜色数量有限，运动偏移量大等。上述特征使传统的运动估计过程难以为当前编码块匹配到偏移量比较大的参考块，这是由于传统的运动估计只能在一个很小的范围中进行。然而，在整个参考帧区域内为当前编码块匹配参考块会耗费大量的时间和空间。因此，大量的基于哈希的方法被提出并使得大范围的运动估计更加实用。HEVC的SCC配置下应用的是Li等人设计的基于哈希的帧间块匹配框架。该框架与传统运动估计过程共同为当前编码块匹配参考块。在一个视频帧的编码过程结束后，如果该帧作为其他帧的参考帧，HEVC-SCC会用自下向上的哈希值计算方法获取这一帧中所有尺寸所有位置图像块的哈希值。哈希值是以从尺寸为2x2的块到尺寸为64x64的块的分层方式计算的。对于尺寸为2x2的块，其哈希值直接使用原始像素值的循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check,CRC)。之后会用小块的哈希值将作为输入值重用，以生成大型块的哈希值。为参考帧构建哈希表后，应对每个当前编码块执行基于哈希的搜索。如果使用基于哈希的方法找到匹配块，则将跳过正常的估计过程。否则，也会调用正常的估计过程来查找近似匹配。然而，基于CRC的哈希函数只能匹配与当前编码块相同的块，并不能充分利用到参考帧中与当前编码块部分匹配的图像块；另一方面，在对当前编码块应用基于哈希的匹配过程中,会计算其哈希值，而在当前帧编码完成后的哈希表生成过程中，将再次计算所有图像块的哈希值，增加编码时间复杂度。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种屏幕内容视频的压缩方法，其能够获得更高的压缩效率。

本发明的技术解决方案是：

基于HEVC框架，对其中基于哈希的帧间预测进行了改进，其特征在于，包括以下步骤：

(1)编码器在获取当前编码帧后，计算当前编码帧中每个图像块的两个哈希值，即循环冗余校验码和局部敏感哈希值，其中循环冗余校验码用来在参考帧中匹配与当前编码块相同的图像块；其中局部敏感哈希值用来在参考帧中匹配与当前编码块相似的图像块；

(2)根据(1)中生成的哈希值为当前编码帧生成哈希图，图中每个坐标存储当前编码帧中以该坐标为左上角的所有图像块的哈希值；