[发明专利]一种用于遥感图像编解码的预处理算法

说明书

本发明公开了一种用于遥感图像编码的预处理算法。该算法主要是提取图像纹理特征参数，提取图像纹理特征参数，根据纹理特征参数旁路掉概率较小的预测模式与划分方式。该算法主要包括图像纹理特征提取；快速率失真代价估计；帧内划分预测；确定候选预测模式与划分集合。本发明实例，尤其是针对硬件难实现的遥感图像的H.265编码算法。该算法在尽量保证图像压缩质量的前提下，节省了硬件资源，降低了硬件实现复杂度和难度，有效的利用硬件存储资源，同时还降低了压缩编解码的时延。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种用于遥感图像编解码的预处理算法。

背景技术

随着计算机和互联网的快速发展，以图像和视频为重要表现形式的多媒体数据通信技术迅速飞起，简单的文本、语音通信形式不再满足人们的日常需求。多媒体通信得到各行各业的厚爱，被广泛应用在远程教育、远程会议、可视电话、安防监控等领域，并且改变着我们的生活、学习和工作方式。最新的数字视频压缩编码标准HEVC采用了很多性能更高的压缩编码技术，这些新技术在提升编码性能的同时，也导致了运算复杂度的急剧上升，编码时间大大增加；在软件方面，HEVC编码块的大小支持64*64、32*32、16*16、8*8和4*4，其中每一个编码块又有35种帧内预测方向。其中HEVC确定最优划分块和预测模式的方法就是遍历所有组合，利用率失真优化得到最佳的组合方式。HEVC确定最优块的划分模式和预测模式组合的确能够得到高性能的压缩比和图像质量，但是复杂度和资源要求也是很高的，同时这些运算也直接导致了时延增加。在硬件方面，更是对硬件结构和资源有很高的要求，实际应用中很难实现。

显然，对于高分辨率的遥感图像，直接使用H.265视频编码标准的参考软件实现压缩编码，意味着极高的计算复杂度和大量的存储资源消耗，进而限制了其在计算和存储资源有限的硬件平台上的应用。

H.265视频编码标准在带来显著的图像/视频数据的压缩效率提升的同时，也意味着较高的计算复杂度和较长时处理时延。

发明内容

本发明的一种用于遥感图像编解码的预处理算法，利用遥感图像以及高光谱数据的特点，通过该算法提取出的图像特征参数简化H.265的编码帧内预测模式和块的划分方式的遍历组合；该方法减少了硬件实现资源，降低了硬件实现的难度，同时也缩短了了编码时延。

为实现上述目的，本发明提出的一种用于遥感图像编码的预处理算法，其特征在于，基于H.265的树形结构单元CTU为单元进行处理，包括如下步骤：

S1、图像纹理特征提取；

S2、快速率失真代价估计；

S3、帧内划分预测；

S4、确定候选预测模式与划分集合，并简化帧内编码；

其中CTU的大小为NxN，每一个CTU按照四叉树的形式分成编码单元CU，每个CU按照四叉树的形式划分成预测单元PU，每个PU按照四叉树形式划分成变换单元TU。

优选地，步骤S1具体步骤为：通过分析图像纹理的方向性和图像纹理的强弱程度，提取反映其图像纹理特性的特征参数；提取图像块K种预测模式，K=4。K种预测模式包括垂直方向（水平模式）、水平方向（水平模式）以及直流(DC模式) Planar模式绝对值之差（SAD），并将其作为反映图像块局部纹理特性的参数。

优选地，其中垂直方向的绝对值之差的定义如下：

其中，n表示当前PU的边长，表示当前PU中第行第列的像素值；2n*2n大小的PU可以有其所包含的四个n*n大小的PU的叠加得到，即：

其中，N表示2n*2n大小的PU的边长；

水平方向的SAD定义如下：

，

，

；

直流SAD用于反映当前块的纹理平坦程度，其计算方法如下：

，