[發明專利]智能實時圖像壓縮算法及裝置

在審

• 申請號: 201810707936.6
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108848378A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 徐嘉希
• 申請（專利權）人: 遼寧磐石人工智能科技有限公司
• 主分類號: H04N19/103
• 分類號: H04N19/103;H04N19/114;H04N19/124;H04N19/147
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 鄭賢明

智能實時圖像壓縮算法及裝置，算法分預編碼和本算法充分利用編碼前的參數信息以及I幀圖像復雜度的特征量分析，精確預測初始量化參數的值，從而提高了整個圖像的編碼效率和視頻質量。本發明直接將前端采集到的數據保留1080P每秒25幀4?8Mps碼流的視頻格式在保證圖像質量的同時壓縮至原有數據流的1/10??2/10，降低傳輸帶寬需求，消除卡頓，降低后方服務器存儲壓力。

技術領域

本發明創造涉及一種智能實時圖像壓縮算法及裝置，屬于圖像壓縮領域。

背景技術

H.264是一種編碼標準，以相對于過去的編碼標準比較，H.264具有高壓縮高質量和支持多種網絡的流媒體傳輸著稱，在編碼方面H.264是參照一段時間內圖像的統計結果表明，在相鄰幾幅圖像畫面中，一般有差別的像素只有10％以內的點，亮度差值變化不超過2％，而色度差值的變化只有1％以內。所以對于一段變化不大圖像畫面，可以先編碼出一個完整的圖像幀A，隨后的B幀就不編碼全部圖像，只寫入與A幀的差別，這樣B幀的大小就只有完整幀的1/10或更小。B幀之后的C幀如果變化不大，可以繼續以參考B的方式編碼C幀，這樣循環下去。這段圖像稱為一個序列(序列就是有相同特點的一段數據)，當某個圖像與之前的圖像變化很大，無法參考前面的幀來生成，那我們就結束上一個序列，開始下一段序列，也就是對這個圖像生成一個完整幀A1，隨后的圖像就參考A1生成，只寫入與A1的差別內容。

H264采用的核心算法是幀內壓縮和幀間壓縮。幀內(Intraframe)壓縮也稱為空間壓縮(Spatial compression)。當壓縮一幀圖像時，僅考慮本幀的數據而不考慮相鄰幀之間的冗余信息，這實際上與靜態圖像壓縮類似。幀內一般采用有損壓縮算法，由于幀內壓縮是編碼一個完整的圖像，所以可以獨立的解碼、顯示。幀內壓縮一般達不到很高的壓縮。

幀間(Interframe)壓縮的原理是：相鄰幾幀的數據有很大的相關性，或者說前后兩幀信息變化很小的特點。也即連續的視頻其相鄰幀之間具有冗余信息，根據這一特性，壓縮相鄰幀之間的冗余量就可以進一步提高壓縮量，減小壓縮比。幀間壓縮也稱為時間壓縮(Temporal compression)，它通過比較時間軸上不同幀之間的數據進行壓縮。幀間壓縮一般是無損的。幀差值(Frame differencing)算法是一種典型的時間壓縮法，它通過比較本幀與相鄰幀之間的差異，僅記錄本幀與其相鄰幀的差值。

現有技術的缺點是H.264的圖像質量在同等分辨率下主要的因素在于碼流大小的差異，碼流大則圖像質量清晰壓縮比小，占用儲存小，碼流小則圖像質量差壓縮比大，占用儲存大，目前H.264在1080P每秒25幀4-8Mps碼流為標準1080P格式采集，所需占用帶寬及存儲巨大，運營商專線網絡租賃費昂貴，且因網絡繁忙時無法達到數據流對網絡的需求，時常出現圖像卡頓，監控中心無法實時調取。查看的問題，后方服務器存儲壓力巨大，增加儲存并隨之帶來更大的硬件投入和用電需求。在H.264標準下如想減少對帶寬和儲存的需求可以以降低碼流來解決，但隨之而來的問題是由于碼流的降低，圖像質量會大幅下降，以至于無法滿足目前的使用需求。

發明內容

針對以上問題，本發明創造提出一種智能實時圖像壓縮算法及裝置，將前端采集到的數據保留1080P每秒25幀4-8Mps碼流的視頻格式在保證圖像質量的同時壓縮至原有數據流的1/10--2/10，降低傳輸帶寬需求，消除卡頓，降低后方服務器存儲壓力。解決了現有技術中存在的傳送壓力大，加大帶寬費用高的技術問題。

為了實現上述目的，本發明創造采用的技術方案為：智能實時圖像壓縮算法，其特征在于，其步驟為：

1)預編碼階段：首先從編碼參數中獲得信道可用的參數信息，在編碼視頻序列時，初始量化參數沒有其他幀的編碼信息參考，需要根據編碼前的參數信息進行預測；每個像素點的比特數決定于信道可用帶寬、幀率以及編碼圖像的大小：