[發明專利]一種基于分形和H.264的視頻壓縮與解壓縮方法

有效

• 申請號: 201210404448.0
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN103037219A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 祝世平;張玲;李麗蕓
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于分形和H.264的視頻壓縮與解壓縮方法，其特征在于：I幀采用H.264的幀內預測編碼；P幀采用分形的幀間運動估計/補償預測方法；P幀的殘差經過DCT變換、量化之后使用熵編碼CALVC寫入碼流；P幀形成的分形參數使用有符號指數哥倫布編碼寫入碼流。具體步驟如下：

步驟一：如果是P幀，轉到步驟二；如果是I幀（第一幀必須為I幀，其它幀可以設置是否為I幀），采用H.264幀內編碼方式，對于每個當前塊在各種可能的預測方式中選擇具有最小代價的預測模式存儲，完成所有塊的預測后可以得到I幀的預測幀。通過原始幀和預測幀之差得到編碼端殘差幀。轉入步驟四編碼殘差。

步驟二：如果是P幀。在進行塊匹配之前，首先對當前幀進行互不重疊的宏塊劃分，然后計算這些宏塊以及經樹狀劃分得到的小塊的像素和、像素平方和，以及前一幀重建圖像即參考幀中，按照設定步長劃分的所有宏塊以及經樹狀劃分得到的小塊的像素和、像素平方和，以減少塊匹配過程中的重復計算。轉到步驟三。

步驟三：依次對當前幀的所有宏塊進行編碼。在參考幀中的搜索窗內對當前宏塊進行塊匹配；在進行子塊與父塊的匹配過程中，子塊的位置作為父塊的起始搜索點，父塊的大小與子塊的大小相同；如果匹配誤差RMS小于開始設定的閾值γ，保存當前的迭代函數系統系數即IFS系數，轉入步驟五得到本塊的重建塊；否則，依次按照樹狀結構對該塊進行劃分，并對各個劃分得到的小塊分別計算匹配誤差RMS，如果RMS小于設定閾值γ，停止劃分并記錄該小塊IFS系數，轉入步驟五得到本塊的重建塊；否則繼續劃分，直到將當前塊劃分為預先設定的最小塊，記錄IFS系數；轉入步驟五得到本塊的重建塊。注：搜索窗為在參考幀中的矩形搜索區域；IFS系數包括父塊位置(x,y)和比例因子s、偏移因子o；如果當前幀所有的宏塊都已編碼完畢，所有的重建塊組成重建圖像（即下一幀的參考幀）。轉到步驟四。

步驟四：殘差圖像的數據經過DCT、量化之后的系數一方面進行Zig-Zag掃描，然后用熵編碼CALVC進行編碼寫入碼流；另一方面經過反量化、反變換后得到解碼端殘差幀。由預測幀和解碼端殘差幀之和得到重建幀（即下一幀的參考幀）。如果是P幀則還要對所有IFS系數進行有符號指數哥倫布編碼。判斷當前幀是否為最后一幀，如果是最后一幀結束編碼；否則，返回步驟一繼續處理下一幀圖像。

步驟五：通過保存的迭代函數系統系數代入解碼方程計算得到預測值，由原始塊和預測塊之差得到編碼端殘差塊，再由預測塊和解碼端殘差塊之和得到重建塊。注：解碼端殘差塊是由編碼端殘差塊經過DCT變換、量化、反量化和反DCT變換得到的。轉入步驟三編碼下一宏塊。

2.根據權利要求1所述一種基于分形和H.264的分形視頻壓縮編碼方法，其特征在于：處理的視頻序列為YUV格式，分別對3個分量中的每個采用上述五個步驟進行處理。

3.根據權利要求1所述一種基于分形和H.264的視頻壓縮編碼方法，其特征在于：所述步驟四中P幀中分形系數的編碼包括以下三個步驟：

1)如果當前塊是處于I幀后的第一個P幀內，且是P幀的第一塊，則按照有符號的指數哥倫布編碼方式編碼預測P幀所產生的所有分形系數；

2)如果當前塊是處于I幀后的第一個P幀內，但是不是P幀的第一塊，則編碼當前塊與前一塊的分形系數之差。如果當前塊與前一塊的預測方式不同，則按照4×4塊的劃分方式編碼；

3)如果當前塊不是處于I幀后的第一個P幀內，則編碼當前塊與前一幀相同位置塊的分形系數之差。如果兩者的預測方式不同，則按照4×4塊的劃分方式編碼。