[發明專利]一種基于幀間相關性的流媒體視頻壓縮方法

在審

• 申請號: 201811029895.6
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109120931A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 蔣維;周瑩;陳秋霞;任條娟;曹瑤爽
• 申請（專利權）人: 浙江樹人學院
• 主分類號: H04N19/132
• 分類號: H04N19/132;H04N19/176;H04N19/42;H04N19/587;H04N21/2343;H04N21/4402
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于幀間相關性的流媒體視頻壓縮方法，包括以下步驟：第一步，基于雙向預測的視頻壓縮感知編碼；過程如下：在視頻編碼端引入了視頻前后幀間相關性和幀內相關性，以此為非參考幀的塊圖像分配合理的采樣率；首先使用同一投影矩陣獲取參考幀與非參考幀相應圖像塊的測量向量，根據其能量差值數值將圖像塊分成三種類型：基本不變塊、緩慢變化塊和快速變化塊；其次利用幀內相關性對初步分類的結果進行校正；之后得到最終的分類結果，為不同類型的圖像塊分配不同的采樣率進行采樣處理，自適應地調整當前圖像塊的測量向量點數，得到測量向量。本發明提高了分類準確度。

技術領域

本發明涉及實時視頻壓縮感知領域，尤其涉及的是一種基于幀間相關性的流媒體視頻壓縮方法。

背景技術

隨著信息通信技術的迅猛發展，21世紀進入了信息化時代，網絡從最早的傳輸文字和圖片等信息載體轉變到了如今的傳播三維動畫和網絡視頻等形式。網絡服務的多媒體化使得各種多媒體應用大量涌現并進入人們生活的方方面面，如實時視頻流服務、在線游戲、遠程視頻監控、智慧醫療、智慧交通、智慧社區等。人們在日常生活和工作中越來越離不開各種網絡設備，大量的數據涌入人們的生活，各種多媒體應用層出不窮。與此同時，巨量的智能通信設備產生了巨量的信息交互。對于海量視頻流媒體數據，網絡傳輸和存儲都需要付出昂貴代價，因此，如何對流媒體視頻進行壓縮編碼，實現高效節能地傳輸和存儲是我們亟待解決的一大問題。

傳統的信號采集過程遵循香農(Shannon)經典采樣定理，即為了準確完整地恢復原始信號，采樣頻率必須大于等于奈奎斯特頻率(即原始信號的帶寬)的兩倍。香農采樣定理能夠保證采集到的數據可以充分表示原始信號，重構原始信息。在實際的應用中，為了減小傳輸的信號大小，降低信號的傳輸成本，通常將采樣過后得到的信號數據進行壓縮，丟棄掉一些冗余數據。然而對于高分辨率的數字圖像和流媒體視頻數據來說，這種先采樣后壓縮的信號處理方式會造成效率低下、資源的極大浪費以及較高的復雜度；同時，由于這種采樣方式只利用了信號是有限帶寬的假設信息，而沒有利用其他任何先驗知識，會造成采集到的數據信號存在極大程度的冗余現象。

發明內容

本發明提出了一種基于幀間相關性的流媒體視頻壓縮方法，其包含基于雙向預測的變采樣率分塊視頻編碼方案以及基于變采樣率的多假設預測視頻解碼方案。在視頻編碼方案中，使用雙向預測得到幀間相關性大小，然后將幀間相關性和幀內相關性引入圖像分類判決過程中，一定程度上提高了分類準確度。在解碼方案中使用分塊圖像壓縮感知重構方法(Block-Based CS-A Smoothed PL Variant，BCS-SPL)算法重構參考幀，使用多假設預測分塊視頻重構算法、殘差重構算法以及雙向運動估計來實現具體的解碼過程，提升視頻的重構質量。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于幀間相關性的流媒體視頻壓縮方法，所述方法包括以下步驟：

第一步，基于雙向預測的視頻壓縮感知編碼，過程如下：

在視頻編碼端引入了視頻前后幀間相關性和幀內相關性，以此為非參考幀的塊圖像分配合理的采樣率；

首先使用同一投影矩陣獲取參考幀與非參考幀相應圖像塊的測量向量，根據其能量差值數值將圖像塊分成三種類型：基本不變塊、緩慢變化塊和快速變化塊；

其次利用幀內相關性對初步分類的結果進行校正；

之后得到最終的分類結果，為不同類型的圖像塊分配不同的采樣率進行采樣處理，自適應地調整當前圖像塊的測量向量點數，得到測量向量。

進一步，所述視頻幀間相關性，設定第一幀為參考幀，即I幀；然后將第三幀設定為前向預測幀，即P幀；最后，設定第二幀為雙向預測幀，即B幀；