[發(fā)明專利]Y數(shù)據(jù)壓縮處理方法、裝置、設備及WebP壓縮系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810846285.9
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108900842B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設計）人: 郭振華;范寶余
• 申請（專利權）人: 鄭州云海信息技術有限公司
• 主分類號: H04N19/42
• 分類號: H04N19/42;H04N19/625;H04N19/176;H04N19/124;H04N19/186;H04N19/436
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發(fā)明公開了一種YUV圖像Y數(shù)據(jù)壓縮處理方法，涉及圖像處理領域，包括：獲取輸入圖像的Y宏塊殘差數(shù)據(jù)；對Y宏塊殘差數(shù)據(jù)進行DCT變換，得到AC系數(shù)；將宏塊殘差數(shù)據(jù)中所有子塊數(shù)據(jù)矩陣相加，得到宏塊殘差數(shù)據(jù)的DC分量矩陣；對DC分量矩陣進行WHT變換，得到DC系數(shù)；對AC系數(shù)以及DC系數(shù)進行量化處理，得到Y數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)。該方法可以實現(xiàn)DCT變換與WHT變換之間的并行執(zhí)行，改善模塊間的流水并行特性，提高WebP圖像有損壓縮算法的整體吞吐率性能。本發(fā)明還公開一種YUV圖像Y數(shù)據(jù)壓縮處理裝置、設備及一種基于YUV圖像的WebP有損壓縮系統(tǒng)，具有上述有益效果。

技術領域

本發(fā)明涉及圖像處理領域，特別涉及一種YUV圖像Y數(shù)據(jù)壓縮處理方法、裝置、設備及一種基于YUV圖像的WebP有損壓縮系統(tǒng)。

背景技術

隨著手機、平板、數(shù)碼相機等圖像采集設備的發(fā)展及圖片像素規(guī)模提升，導致互聯(lián)網(wǎng)圖像數(shù)據(jù)規(guī)模呈指數(shù)級增長。最新研究表明，2016年至2021年，數(shù)據(jù)中心服務器上數(shù)據(jù)存儲規(guī)模將增長四倍，從663EB增長至2.6ZB，其中，大部分數(shù)據(jù)存儲來源于圖像和視頻，圖片處理給數(shù)據(jù)中心服務器的數(shù)據(jù)存儲和網(wǎng)絡帶寬將帶來嚴重挑戰(zhàn)。

目前，為了降低圖像存儲的大小，往往會采用具有較高壓縮率的圖像文件格式WebP來進行存儲。與JPEG有損壓縮算法相比，WebP圖像有損壓縮算法能夠降低30％左右的文件大小。但是，由于WebP圖像有損壓縮算法具有更高的計算復雜度，計算成本較高。

在WebP圖像有損壓縮算法中，輸入數(shù)據(jù)是420采樣的YUV格式的圖像數(shù)據(jù)，Y表示亮度，UV表示色度。WebP圖像有損壓縮算法的處理流程如圖1所示。首先，將圖像Y數(shù)據(jù)劃分成16x16大小宏塊，圖像U和V數(shù)據(jù)劃分成8x8大小宏塊；然后，利用宏塊邊界對該宏塊數(shù)據(jù)進行預測，選擇最優(yōu)的預測模式后，通過計算宏塊原始數(shù)據(jù)與預測數(shù)據(jù)的殘差值，得到需要進行壓縮編碼的圖像宏塊殘差數(shù)據(jù)；其次，利用DCT(Discrete Cosine Transform)變換、WHT(Walsh-Hadamard Transform)變換、量化步驟，對宏塊殘差數(shù)據(jù)進行壓縮處理；同時，對殘差數(shù)據(jù)進行反量化、WHT逆變換、DCT逆變換，得到下一個宏塊預測所需的邊界值；最后，通過算術編碼對圖像殘差數(shù)據(jù)宏塊進行編碼，生成最終的WebP圖像文件數(shù)據(jù)。

在WebP圖像有損壓縮算法處理流程中，對于UV數(shù)據(jù)不需要WHT變換過程，對于Y通道數(shù)據(jù)則需要WHT變換，WebP圖像有損壓縮算法中Y宏塊DC分量WHT變換過程如圖2所示。首先，對Y宏塊內(nèi)所有的4x4子塊數(shù)據(jù)進行DCT變換，實現(xiàn)子塊內(nèi)數(shù)據(jù)能量匯聚，將時域信息變換成頻域信息，得到4x4大小的頻域數(shù)據(jù)矩陣；然后，將宏塊內(nèi)16個子塊左上角的DC分量組成一個4x4大小的DC分量矩陣，對其進行WHT變換減少宏塊內(nèi)DC因子的冗余信息。

從Y宏塊殘差數(shù)據(jù)壓縮處理流程中，子塊DCT變換和WHT變換之間存在數(shù)據(jù)依賴關系，在完成Y 16x16宏塊內(nèi)所有4x4子塊的DCT變換之后，才能生成所有子塊的DC分量，進而才能啟動DC分量矩陣的WHT變換過程，導致DCT變換與WHT變換之間只能串行執(zhí)行，無法實現(xiàn)深度流水并行的WebP圖像有損壓縮算法FPGA異構加速。

因此，在進行Y宏塊殘差數(shù)據(jù)的壓縮處理時，如何實現(xiàn)DCT變換與WHT變換之間的并行執(zhí)行，改善模塊間的流水并行特性，提高WebP圖像有損壓縮算法的整體吞吐率性能，是本領域技術人員需要解決的技術問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種YUV圖像Y數(shù)據(jù)壓縮處理方法，該方法可以實現(xiàn)DCT變換與WHT變換之間的并行執(zhí)行，改善模塊間的流水并行特性，提高WebP圖像有損壓縮算法的整體吞吐率性能；本發(fā)明的另一目的是提供一種YUV圖像Y數(shù)據(jù)壓縮處理裝置、設備及一種基于YUV圖像的WebP有損壓縮系統(tǒng)，具有上述有益效果。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種YUV圖像Y數(shù)據(jù)壓縮處理方法，包括：

獲取輸入圖像的Y宏塊殘差數(shù)據(jù)；