CN101141638A - 用于移动设备的活动图像压缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于移动设备的活动图像压缩方法，该方法包括画面间的解压缩过程和画面内的解压缩过程。与现有技术相比，本发明通过动静的预测过程判断是否有动静，不求动作向量，以此来判断像素模块的大小能更有效率的压缩；以以前存在的静态帧为参照帧，执行动态帧的解压缩，在网络传送时不要求缓冲及动态帧的损失，增大了网络传输效率。

Description

用于移动设备的活动图像压缩方法

技术领域

本发明涉及活动图像压缩方法，尤其涉及用于移动设备的活动图像压缩方法。

背景技术

目前，许多人努力尝试着各种各样的活动图像的压缩发明及存储，而现有的活动图像压缩技术的国际标准也各式各样。

MPEG(Moving Picture Expert Group，活动图像专家组)1是传送速度为1.5Mbps左右，以CD-ROM等存储媒体为存储对象的国际标准，图像解码的运算方法是结合转化和动静的方式，播放形式可以完全支持顺时针方向和逆时针方向，并支持高速播放。

MPEG 2是Digital、TV播放、通信、以活动图像为存储对象以及音频解码压缩方式的国际标准，它的传送速度是4-100Mbps左右，比MPEG1有更高的画质。

MPEG 4是传送速度为64Kbps以下的Digital、TV播放、通信、以活动图像为存储对象以及音频解码压缩方式的国际标准，比起MPEG 1和MPEG 2超低速、高压缩率图像的视频的压缩，解压缩的规格，使用在跟IMT-2000一样的无线环境中的活动图像压缩技术的解决，比特率为30Kbps～1Mbps。

H.261是开发并使用于视频会议上的，有着与MPEG1一样的性能，主要使用在ISDN网络里。比特率是64Kbps的整数倍。

H.263是开发并使用于图像电话上的，使用MPEG 4的多媒体数字信号编解码器，并使用在一般的电话网里，所以它的传送速度是在V.34调制解调器的28.8kbps以下。

H.264为可视电话、活动图像手机、TV而开发的最近刚刚被标准化的多媒体数字信号编解码器。能达到比MPEG4压缩性能高2倍的效果。

图1是目前在活动图像压缩领域中最具代表性的MPEG压缩方法。画面内解压缩是：通过摄像机摄入的方式获取RGB模式的图像(S1)，变换成明暗及色差一致的YUV420的模式的图像(S2)，有个图像模式的变换之后，图像被分割成16×16像素的大模块，然后再次分割成8×8像素的模块。针对8×8像素模块执行离散余弦变换(DCT-Discrete Cosine Transform)(S3)，然后执行针对DCT系数的量化变化过程(S4)。量化后的DCT系数最终被编码成平均信息量，以平均信息量利用哈夫曼表格进行解码(S5)。

画面之间的解压缩是：首先进行动作判断过程(S6)，利用16×16像素大模块中求出发生动作的动作模块的向量(S8)，把动作向量以哈夫曼编码的形式进行平均信息量的编码(S10)，对已发生动作的动作模块，但不能求出动作向量的，执行针对结构模块的结构编码，结构编码是进行DCT变换后(S11)，进行对DCT系数的量化(S12)及哈夫曼编码(S13)。

使用在无线领域的CPU的性能是以最近开发的频率为533MHz为最高水准的，相比起个人用电脑，其性能落后，并有着电池不足、内存小的缺点。因此在无线领域里压缩活动图像的有效方法除了有效地压缩活动图像外，还需要具备低CPU的环境下快速的播放以减少使用内存量的特点。

一般来说，图像信号是以每个分量为8bit或24bit的RGB模式来表示的，图像动画等简单的图像也是以每个分量为24bit的像素范围表示的。

不过，也有不少以256色以下的像素来表现的简单的静态图像。如果一律把这种简单的图像也按照256色来表现的话，其效果是很差的。

因此，需要根据输入的静态图像的种类，利用最适合的像素来表现的压缩方法。

活动图像压缩方法是在动作预测过程中求出定义为16×16像素的大模块单位为对象的动作向量，如果以16×16像素的大模块单位的话，不适合画面要求小的无线领域中，降低播放的画质。

因此，压缩无线用活动图像时，需要把每个静态图像中提取最适合的像素范围来构成的方法和同时考虑无线用画面的画素值及CPU容量的压缩方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于移动设备的活动图像压缩方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：用于移动设备的活动图像压缩方法，其特征在于，该方法包括画面间的解压缩过程和画面内的解压缩过程。

所述的画面间解压缩方法包括以下阶段：1)以像素模块为对象，不求动作向量只判断是否发生动作的阶段(a)；2)通过动作的变化来表示第三个文本文件的内容的阶段(b)；3)根据第三个文本文件的内容值，执行发生动作的像素模块的解压缩的阶段(c)。

所述的画面内解压缩过程是，用以前已存在的静态帧为参照帧，对动态帧进行解压缩的阶段。

所述的阶段(a)中的模块大小为任意大小。

所述的阶段(c)中发生动作的模块多包含低比特内容的动作模块，也有高比特动作模块来解压缩的，两者的分类结果以第四个文本内容值表示。

所述的阶段(a)是对一帧内的所有像素模块进行动作变化的判断，所述的阶段(c)的解压缩是在完成阶段(a)的判断之后进行的。

在画面间解压缩的过程中，假如帧的构成是I帧、P1帧、P2帧、P3帧的话，每次压缩都是以最前面的I帧为基准来解压缩。这个方法是跟现有的把P2帧参照P1帧和P3帧参照P2帧的方式是有着完全不一样的特点。

与现有技术相比，本发明通过动静的预测过程判断是否有动静，不求动作向量，以此来判断像素模块的大小能更有效率的压缩；以以前存在的静态帧为参照帧，执行动态帧的解压缩，在网络传送时不要求缓冲及动态帧的损失，增大了网络传输效率。

附图说明

图1为目前MPEG活动图像压缩方法的示意图；

图2为本发明的画面间解压缩示意图；

图3为本发明的画面内解压缩示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

用于移动设备的活动图像压缩方法，其中画面内解压缩是根据静态图像以不同像素构成前期静态图像并进行压缩为特点进行的，包括以下阶段：将前期静态图像全体领域设为对象，求出每个像素的RGB值的阶段(a1)；按照全体领域里都存在的顺序来选定代表RGB值的阶段(b1)；设定针对代表RGB值的索引值，包含前期代表(R、G、B)分量，存储在调色板的阶段(c1)。

画面内解压缩是利用阶段(c1)里设定的索引值还包括以下阶段：求出标本值和第一文本文件情报值的分类阶段(d1)；从分类阶段(d1)里求出来标本值后，压缩每个分类的标本值的阶段(e1)。

前期标本值是在以前的索引值和现在的索引值不一样的情况下产生，有时候与现在的索引值一样。

第一文本文件情报值是表示前期索引值的变化，有时候，根据前期第一文本文件情报值来定制压缩对象的标本值。

阶段(e1)把标本值表现为特定比特数以下的分为低比特标本值，其它情况下的分成高比特标本值，各自压缩成低比特标本值和高比特标本值。

前期标本值是否表现为特定比特数以下，是利用第二文本文件情报值来决定的。

如图2及图3所示，用于移动设备的活动图像压缩方法，以压缩对象所定制的像素来构成静态图像，包含前期再构成的静态图像压缩的画面内解压缩过程。

静态图像的再构成，首先求出压缩对象静态图像的全体领域为对象，求出所有像素的(R、G、B)分量值，在全体领域内按照频度数由高到低的顺序来排列，如表1所示。

表1

(R、G、B)值	频度数
		(100、110、120)	100个
(110、120、130)	90个
		(120、130、140)	80个

(130、140、150)	70个
		(140、150、160)	60个
......	......

然后，排列像素的(R、G、B)分量值。上述表1里排列的静态图像，以128个像素重新构成，排列成从频度数高的(100、110、120)开始128个像素的(R、G、B)值。利用排列的(R、G、B)值，设定索引值(23)和调色板(palette)(22)，如表2所示。

表2

索引值	调色板
		0	(100、110、120)
1	(110、120、130)
		2	(120、130、140)
3	(130、140、150)
		......	......
127	(200、150、100)

调色板(22)是压缩对象为静态图像里的值(R、G、B)来构成，索引值(23)是成为构成调色板(22)的(R、G、B)值的指标值。通过这种顺序各自的像素是表现为代替前期(R、G、B)值的索引值(23)，并构成调色板(22)。调色板(22)为了利用解码时复原的图像的情报，直接存储。

一方面，压缩成无线用静态图像的RGB图像是大部分都是简单的静态图像，利用越是简单的静态图像它的值是连续的这个方法来更有效地压缩。这是利用在索引值(23)里求出标本值(25)及第一文本文件情报值(24)的过程里，标本值(25)是以现在的索引值和以前的索引值比较时索引值不一样的情况下产生的，有时与现在的索引值是一样的。前期第一文本文件情报值(24)是比较现在的索引值和以前的索引值，表示两种索引值是否一样的值，使用1个比特来表现第一文本文件情报值(24)。例如，前期现在的索引值和以前的索引值一样的时候，第一文本文件情报值(24)用“1”来表现，两种索引值不一样的时候，第一文本文件情报值为“0”来表现。相反地前期现在的索引值和以前的索引值一样的时候，第一文本文件情报值(24)为“0”来表现，两种索引值不一样的时候，第一文本文件情报值为“1”来表现。

从前期索引值(23)获得标本值(25)及第一文本文件情报值(24)后，为了比标本值(25)更有效的压缩，特定比特以下来表现的标本值叫低比特标本值(27)，不能表现为特定比特以下的标本值叫高比特标本值(26)。分类成高低标本值后分别压缩成各自的排列值，第二文本文件情报值来表示前期的标本值是高比特标本值或低比特标本值。第二文本文件情报值(28)是使用在压缩解体的有效的执行上。

表3

索引值	2	2	2	2	2	10	10	10	1	15	15	15
													第一文本文件情报值	1	0	0	0	0	1	0	0	1	1	0	0
标本值	2					10			1	15
													低比特标本值	2								1
高比特标本值						10				15
													第二文本文件情报值	0					1				1

上述表3里表示根据索引值的变化的第一文本文件情报值、标本值、低比特标本值、高比特标本值及第二文本文件情报值。上述表3里提示以2比特以下的标本值为低比特标本值，不能表现为2比特以下的标本值为高比特标本值。第二文本文件情报值为低比特标本值的时候“0”来表示，高比特标本值的时候“1”来表示。这是可以任意设定的值，对高比特标本值的时候“0”来表示，低比特标本值的时候“1”来表示。

上述所讲，是否把标本值表现为特定比特以下，来区分高比特标本值和低比特标本值，然后按照各自的排列顺序来压缩。

用于移动设备的活动图像压缩方法，可以执行4×4像素大小的像素模块为对象的动作预算。前期的像素模块的大小不是限定的，而是根据运营者所变化的。这是为了执行DCT变换而与以大量的模块为单位的动作预测的压缩方法是有区别的，也是本发明的一种特点。

而且不需要求以像素模块为对象的动作向量，判断动作发生与否，表现为第三文本文件情报值(30)的结果，这时，动作发生与否是判断同一位置的像素模块。前期第三文本文件情报值用“0”“1”来表示，针对发生动作的像素模块时，第三文本文件情报值设为“0”，没有发生动作的像素模块是，第三文本文件情报值设为“1”，还可以以相反的方法来设定。还有，复原时为了更快的复原，以1byte为单位来存储第三情报值。

如果把动作发生时的像素模块为动作模块的话，动作模块的解压缩是与静态图像的解压缩过程没有什么区别的。求出动作模块值后，判断每个标本值是否2比特以下，如表现为2比特以下的为低比特标本值，不能表现为2比特以下的为高比特标本值来定。

如果动作模块的标本值主要是低比特标本值的话，前期的动作模块是分类成低比特动作模块，而高比特标本值的话，分类成高比特动作模块。

这个时候，低比特动作模块(33)和高比特动作模块(34)是用第四文本文件情报值来表示的。例如，低比特动作模块时，把第四文本文件情报值设定成“0”，高比特动作模块时，第四文本文件情报值设定成“1”。

用于移动设备的活动图像压缩方法，属于前期帧的像素模块来执行连续的动作预测，完成前期帧的动作预测后一次性执行前期帧的解压缩。这时候，区分发生动作的像素模块和没有发生动作的像素模块是以第三文本文件情报值和第四文本文件情报值的解压缩来判断。

也就是说，针对某一帧的解压缩，高比特动作模块和低比特动作模块是以各自的模块来排列并执行。

Claims (6)

1.用于移动设备的活动图像压缩方法，其特征在于，该方法包括画面间的解压缩过程和画面内的解压缩过程。

2.根据权利要求1所述的用于移动设备的活动图像压缩方法，其特征在于，所述的画面间解压缩方法包括以下阶段：1)以像素模块为对象，不求动作向量只判断是否发生动作的阶段(a)；2)通过动作的变化来表示第三个文本文件的内容的阶段(b)；3)根据第三个文本文件的内容值，执行发生动作的像素模块的解压缩的阶段(c)。

3.根据权利要求1所述的用于移动设备的活动图像压缩方法，其特征在于，所述的画面内解压缩过程是，用以前已存在的静态帧为参照帧，对动态帧进行解压缩的阶段。

4.根据权利要求2所述的用于移动设备的活动图像压缩方法，其特征在于，所述的阶段(a)中的模块大小为任意大小。

5.根据权利要求2所述的用于移动设备的活动图像压缩方法，其特征在于，所述的阶段(c)中发生动作的模块多包含低比特内容的动作模块，也有高比特动作模块来解压缩的，两者的分类结果以第四个文本内容值表示。

6.根据权利要求2所述的用于移动设备的活动图像压缩方法，其特征在于，所述的阶段(a)是对一帧内的所有像素模块进行动作变化的判断，所述的阶段(c)的解压缩是在完成阶段(a)的判断之后进行的。

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