[發明專利]一種結合塊匹配和串匹配的圖像壓縮方法

在審

• 申請號: 201911088109.4
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN110913216A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 林濤
• 申請（專利權）人: 洪學文
• 主分類號: H04N19/107
• 分類號: H04N19/107;H04N19/13;H04N19/184;H04N19/583;H04N19/61;H04N19/86
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本發明提供一種圖像壓縮方法和裝置。對編碼單元進行編碼時，在已重構參考像素樣值集之中，按照預定的評估準則，以至少含有兩個像素樣值的微塊為基本匹配單位，搜索得到一個或多個最優的微塊匹配串，并把所述微塊匹配串的相對位置和微塊數記錄到壓縮碼流中。在解碼時，從碼流中讀出逐個讀出微塊匹配串的相對位置和微塊數，從而復原得到當前編碼單元的像素樣值。

技術領域

本發明涉及一種數字視頻壓縮編碼及解碼系統，特別是計算機屏幕圖像和視頻的編碼及解碼的方法和裝置。

背景技術

隨著以遠程桌面為典型表現形式的新一代云計算與信息處理模式及平臺的發展和普及，多臺計算機之間、計算機主機與智能電視、智能手機、平板電腦等其他數字設備之間及各種各類數字設備之間的互聯已經成為現實并日趨成為一種主流趨勢。這使得服務器端(云)到用戶端的實時屏幕傳輸成為當前的迫切需求。由于需要傳輸的屏幕視頻數據量很大，以平板電腦2048x1536像素分辨率且60幀/秒刷新率的24位真彩色屏幕圖像為例，需要傳輸的數據達每秒2048x1536x60x24＝4320兆比特，如此多的數據要想在現實的網絡條件下實現實時傳輸是不可能的，因此對于計算機屏幕圖像的有效的數據壓縮必不可少。

充分利用計算機屏幕圖像的特點，對計算機屏幕圖像進行超高效率的壓縮，也是最新國際視頻壓縮標準HEVC(High Efficiency Video Coding)的一個主要目標。

計算機屏幕圖像的一個顯著特點是同一幀圖像內通常會有很多相似甚至完全相同的像素圖樣(pixel pattern)。例如，計算機屏幕圖像中常出現的中文或外文文字，都是由少數幾種基本筆劃所構成，同一幀圖像內可以找到很多相似或相同的筆劃。計算機屏幕圖像中常見的菜單、圖標等，也具有很多相似或相同的圖樣。現有的圖像和視頻壓縮技術中采用的幀內預測(intra prediction)方式，僅參考相鄰的像素樣值，無法利用一幀圖像中的相似性或相同性來提高壓縮效率。現有技術中的幀內運動補償(intra motioncompensation)方式也稱為幀內塊復制(intra block copy)方式，用幾種固定大小(如4x4，8x8，16x16，32x32，64x64像素)的塊來進行幀內塊匹配(intra block matching)編碼，也不能找到各種不同大小和形狀的匹配。而另一種現有技術中的串匹配(string matching)方式，雖然能有效找到各種不同大小和形狀的匹配，但卻存在復雜度、計算量、存儲器讀寫帶寬都較大等問題。因此，必須尋求新的編碼工具，既能充分發掘和利用計算機屏幕圖像中存在的相似或相同圖樣，以大幅度提高壓縮效果，又把復雜度、計算量、存儲器讀寫帶寬等都控制在較小的范圍內。

屏幕圖像的數字視頻信號的自然形式是圖像的序列。一幅圖像通常是由若干像素組成的矩形區域，如果一個數字視頻信號每秒有50幅圖像，那么一段30分鐘的數字視頻信號就是一個由30x60x50＝90000幅圖像組成的視頻圖像序列，有時也簡稱為視頻序列或序列。對數字視頻信號進行編碼就是對一幅一幅圖像進行編碼。

最新國際視頻壓縮標準HEVC中，對一幅圖像進行編碼時，把一幅圖像劃分成若干塊MxM像素的子圖像，稱為“編碼單元(Coding Unit簡稱CU)”，以CU為基本編碼單位，對子圖像一塊一塊進行編碼。常用的M的大小是4，8，16，32，64。因此，對一個視頻圖像序列進行編碼就是對各個編碼單元依次進行編碼。同樣，解碼時也是對各個編碼單元依次進行解碼，最終重構出整個視頻圖像序列。