CN105306941B - 一种视频编码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视频编码方法，包括：（1）、输入图像数据:通过图像传感器接口，输入图像传感器原始图像数据；（2）、建立重构数据：将图像数据通过DDR控制器进行数据重构，并将重构数据存入DDR控制器中；（3）、对重构数据进行编码：从DDR控制器中读出重构数据；依据对应的编码标准将重构数据划分区域进行编码，区域间重构数据使用独立编码方式，然后进行下一步；（4）、输出压缩码流，完成编码。该方法在提高视频图像压缩率的基础上减少了资源的消耗，且功耗低、器件成本低、PCB设计和生产及基础网络与存储设备的消耗小。

Description

一种视频编码方法
技术领域
本发明属于一种编码方法，尤其涉及一种视频的编码方法。
背景技术
近年来图像传感器的技术发展尤为迅速，图像传感器的图像采样分辨率与扫描帧频率也逐年提高，图像传感器输出数据量的增大直接导致视频图像处理方式的改变，对于大数据量大传输也直接推动了视频压缩技术的发展。新一代的H265压缩标准相对与上一代H264压缩标准在压缩率上提升30%以上，同时也由于算法复杂度的提升带来了更大的资源消耗量，如在集成电路或FPGA实现时导致晶体管数量及功耗的显著增长。
随着视频图像分辨率和帧率的提高，压缩算法也越来越复杂，导致实现器件（ASCI\FPGA）的晶体管数量增加，从而在功耗、器件成本、PCB设计和生产及基础网络与存储设备的消耗越来越大。怎么在提高视频图像压缩率的基础上减少资源的消耗，也就成为该领域主要研究方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种视频编码方法，该方法在提高视频图像压缩率的基础上减少了资源的消耗，且功耗低、器件成本低、PCB设计和生产及基础网络与存储设备的消耗小。
本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是：一种视频编码方法，包括：
（1）、输入图像数据: 通过图像传感器接口，输入图像传感器原始图像数据；
（2）、建立重构数据：将图像数据通过DDR控制器进行数据重构，并将重构数据存入DDR控制器中；
（3）、对重构数据进行编码：从DDR控制器中读出重构数据；依据对应的编码标准将重构数据划分区域进行编码，区域间重构数据使用独立编码方式，然后进行下一步；
（4）、输出压缩码流，完成编码。
进一步地，上述步骤（3）还包括：从DDR控制器中读出重构数据；依据对应的编码标准将重构数据划分区域进行编码，区域间重构数据使用相关依赖的编码方式，然后输出压缩码流，完成编码。
进一步地，上述步骤（3）还包括：从DDR控制器中读出重构数据；依据对应的编码标准将重构数据划分区域进行编码，区域间重构数据使用独立编码方式，然后输出重建数据，再重复（1）~（4）的步骤。
进一步地，上述步骤（3）还包括：从DDR控制器中读出重构数据；依据对应的编码标准将重构数据划分区域进行编码，区域间重构数据使用相关依赖的编码方式，然后输出重建数据，再重复（1）~（4）的步骤。
进一步地，上述重建数据与重构数据结合在一起，分析图像的变化，不断地获取图像数据，最后得到码流，完成编码。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（一）、本发明经过测试发现压缩码流减少 23 %, 集成电路或FPGA实现的晶体管数量减少 12%（包含片上存储器容量），编码速度提升约26%, 编解码处理部分器件功耗下降约15%，片外DDR等图像数据帧缓存减少33%。
（二）、本发明的方法使得器件的晶体管数量减少，在功耗、器件成本、PCB设计和生产及基础网络与存储设备的消耗越来越小。
（三）、本发明满足了视频图像传输带宽、存储容量的需求，也满足了对更高的视频图像分辨率和扫描帧率的需求，在传输与存储前压缩原始视频图像数据，在显示时解压缩回复原始数据，将数据转化为显示终端需求的数据传输格式。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例一的编码模块的结构示意图。
图2是本发明实施例一的解码模块的结构示意图。
图3是本发明实施例二的编码模块的结构示意图。
图4是本发明实施例二的解码模块的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
图1示出，本发明的一种具体实施方式是，一种视频编码方法，包括编码过程：
首先通过图像传感器接口获取原始的图像传感器原始输出RAW RGB数据I, 并通过DDR接口将数据缓存入DDR中。通过数据重构模块，建立重构数据BLK RGB 格式II, 重建数据格式如图1重构数据BLK RGB 格式II所示，其中图示内部小图标表示对应的RGB数（如：图标说明）。
在接口中，我们还考虑到根据R、G、B的不同特性，设计ISP来提高图像质量，达到进一步压缩码流的目的。
然后，编码模块使用重构数据BLK RGB 格式II,，依据对应的编码标准进行基于区域分割的编码，基于居于的编码将重构数据BLK RGB 格式II直接划分为4个或多个区域进行编码，区域间重构数据BLK RGB 格式II可使用相关依赖或独立编码方式，图像的帧序列的区域分割，可使用相关依赖或独立的编码方式，最终编码模块有两种输出：一种是码流：码流可以存到本地的存储器中，或者通过网络发送出去；另一种是重建数据： 当前编码帧的重建数据，作为后面图像的参考数据。
通过以上的这些模块，显著提升图像压缩编码的能力。
图2示出，解码模块的解码过程是：解码显示的过程就是把RAW RGB压缩后的码流恢复成图像。
首先图像码流从网络或者本地传到解码模块，通过解码模块，使用区域分割的解码，解出重建以后的重构数据BLK RGB 格式II，存入DDR，作为后面的解码参考帧。
其次，重构数据BLK RGB 格式II通过数据格式转换，转化成相应的后续处理需求格式的数据，作为后续处理或显示的数据。
最后，显示模块根据不同的分辨率，显示已经转换好格式的图像数据，呈现在终端上。
实施例二
本例与实施例一基本相同,不同的是:
当使用不同视频图像输入源时，根据输入视频图像前端设备的不同，可能存在不同的视频格式，如YUV 4:2:0/4:2:2, RGB 4:4:4格式等，此时可以在上述提及的编码方式前端增加视频图像格式转换模块进行格式转换，转换后的视频图像直接通过本文所述方式进行编码、解码。 其编码实现结构框图如图3所示，解码实现结构框图与流程与实例所述一致。具体实现步骤如下。
首先将视频前端输入设备输入数据，通过视频图像格式转换模块转换为本文所述格式（图像传感器原始输出数据 I ），并通过DDR接口将数据缓存入DDR中。
通过数据重构模块，将DDR中数据读出并重建为重构数据BLK RGB 格式II, 重建数据格式如图3重构数据BLK RGB 格式II所示，其中图示内部小图标表示对应的RGB数（如：图标说明）。
在接口中，我们还考虑到根据R、G、B的不同特性，设计ISP来提高图像质量，达到进一步压缩码流的目的。
然后，编码模块使用重构数据BLK RGB 格式II,，依据对应的编码标准进行基于区域分割的编码，基于居于的编码将重构数据BLK RGB 格式II直接划分为4个或多个区域进行编码，区域间重构数据BLK RGB 格式II可使用相关依赖或独立编码方式，图像的帧序列的区域分割，可使用相关依赖或独立的编码方式，最终编码模块有两种输出：一种是码流：码流可以存到本地的存储器中，或者通过网络发送出去；另一种是重建数据： 当前编码帧的重建数据，作为后面图像的参考数据。
通过以上的这些模块，显著提升图像压缩编码的能力。
实例二的解码流程如图4示出，解码模块的解码过程是：解码显示的过程就是把RAW RGB压缩后的码流恢复成图像。
首先图像码流从网络或者本地传到解码模块，通过解码模块，使用区域分割的解码，解出重建以后的重构数据BLK RGB 格式II，存入DDR，作为后面的解码参考帧。
其次，重构数据BLK RGB 格式II通过数据格式转换，转化成相应的后续处理需求格式的数据，作为后续处理或显示的数据。
最后，显示模块根据不同的分辨率，显示已经转换好格式的图像数据，呈现在终端上。
该发明是针对视频图像压缩标准流程的一种改进方案，其根据图像传感的数据采集的特点，提出一种使用图像传感器原始输出数据I的重构数据II作为压缩编码的数据源（以下简称BLK RGB格式II，在数据源上有别于现有使用YUV4:2:0\4:2:2\4:4:4等方式，相对YUV4:2:0降低33%的输入原始数据量）。并使用R/G/B统一结构与数据片划分方式编码，从而降低视频图像压缩传输码率并减少实现所需资源。

Claims (3)

1.一种视频编码方法，其特征在于，包括：
(1)输入图像数据:通过图像传感器接口，输入图像传感器原始图像数据；
(2)建立重构数据：将图像数据通过DDR控制器进行R数据、G数据以及B数据的重构，获得重构数据，并将重构数据存入DDR控制器中；
(3)对重构数据进行编码：从DDR控制器中读出重构数据；依据对应的编码标准将重构数据划分为4个或多个区域进行编码，获得压缩码流，区域间重构数据使用相关依赖或独立的编码方式，然后进行下一步；
(4)输出所述压缩码流，完成编码。
2.根据权利要求1所述的一种视频编码方法，其特征在于，步骤(3)中的获得所述压缩码流的方法为：从DDR控制器中读出重构数据；依据对应的编码标准将重构数据划分区域进行编码，区域间重构数据使用相关依赖或独立编码方式，然后输出重建数据，再重复(1)～(3)的步骤，获得所述压缩码流。
3.根据权利要求2所述的一种视频编码方法，其特征在于，当前编码帧的所述重建数据为下一编码帧图像的参考数据。
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