CN106331712B - 一种视频图像压缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频图像压缩方法，属于视频压缩技术领域；方法包括：步骤S1，于压缩端将每一帧视频图像划分为多个相同大小的像素区域；步骤S2，于压缩端将每个像素区域划分为多个相同大小的子像素区域；步骤S3，于压缩端，对每个子像素区域以预设的压缩比进行压缩，以形成相应的数据块；步骤S4，于压缩端将关联于一个像素区域的所有数据块按照预设的顺序排列并保存于一个相应的数据区块中；步骤S5，于压缩端，按预设的顺序将所有数据区块排列并保存于存储单元中；上述技术方案的有益效果是：减少每帧视频图像的数据量，减少视频压缩与解压缩过程中的带宽传输负担，减少短时突发访问的次数，从而提升压缩数据的访问效率。

Description

一种视频图像压缩方法

技术领域

本发明涉及视频压缩技术领域，尤其涉及一种视频图像压缩方法。

背景技术

现有技术中，原始的视频文件，特别是高分辨率和高帧率的视频文件的数据量通常非常大，例如基于全高清格式(Full High Definition，FHD)的视频编解码方案中，关联于每帧视频图像的解码过程，首先需要写出重建帧的基于明亮度和色度(YUV)的数据。一般而言，一帧重建帧中包括3MB的数据量，对于例如每秒传输30帧视频图像的传输需求而言，相应地带宽就得达到90MB/s才能满足传输需求。而在解码端，一帧视频图像的解码大概需要2.5个参考帧的数据量，相应地，读取数据所需求的带宽就会达到230MB/s，因此整个视频编解码过程中，总的访问带宽需求就是320MB/s，这是一个要求非常高的带宽需求。而在基于超高清格式(Ultra High Definition，UHD)的视频编解码过程中，上述带宽需求更是高达1.2GB/s。

因此在传输过程中，需要进行压缩编码才能保证在一定的带宽条件下进行传输。现有的视频编解码技术中，对于系统带宽的需求较大，在解码端，对片外重建帧数据的访问多为块数据的访问，则在现有的编解码方案中，访问重建帧数据会产生较多的短时突发访问，因此会影响压缩数据的访问效率。

发明内容

根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种视频图像压缩方法，旨在解决现有技术中对视频图像压缩后的数据依旧较大，访问带宽需求较高，访问效率较低的问题。

上述技术方案具体包括：

一种视频图像压缩方法，其中，提供一压缩端以及一存储单元；

所述视频图像压缩方法具体包括：

步骤S1，于压缩端将每一帧视频图像划分为多个相同大小的像素区域；

步骤S2，于所述压缩端将每个所述像素区域划分为多个相同大小的子像素区域；

步骤S3，于所述压缩端，对每个所述子像素区域以预设的压缩比进行压缩，以形成相应的数据块；

步骤S4，于所述压缩端将关联于一个所述像素区域的所有所述数据块按照预设的顺序保存于一个相应的数据区块中；

步骤S5，于所述压缩端，按所述预设的顺序将所有所述数据区块排列并保存于所述存储单元中。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，设定多个数据头，每个所述数据头对应于一个所述数据区块；

按照所述预设的顺序将所有所述数据头排列并保存于所述存储单元中。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，所述步骤S1中，每个所述像素区域包括32*16个像素。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，所述步骤S2中，每个所述子像素区域包括32*4个像素。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，所述步骤S3中，预设的所述压缩比包括：25％的压缩比，或者50％的压缩比，或者75％的压缩比，或者100％的压缩比。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，所述步骤S3中，采用不同的所述压缩比，对关联于同一个所述像素区域的不同的所述数据块进行压缩。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，于每个所述数据块中，采用小字节序的排序方式排列并存储数据。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，每个所述数据头中包括多个子数据头字段；

每个所述子数据头字段用于指示一个对应的所述数据块。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，对应于一个所述像素区域的所述数据区块包括：

用于表示对应的所述像素区域的亮度的第一类数据区块，以所述预设的顺序排列并保存于所述存储单元中；以及

用于表示对应的所述像素区域的色度的第二类数据区块，以所述预设顺序排列并保存于所述存储单元中。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，关联于一个所述像素区域设定的所述数据头包括：

关联于所述第一类数据区块的第一类数据头，以所述预设的顺序排列并保存于所述存储单元中；以及

关联于所述第二类数据区块的第二类数据头，以所述预设的顺序排列并保存于所述存储单元中。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，所述预设的顺序为预设的光栅扫描的顺序。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，所述步骤S3中，于所述压缩端，采用预测方式和编码方式结合的压缩方法对每个所述子像素区域进行压缩。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，所述预测方式包括：横向预测方式，或者纵向预测方式，或者DC预测方式，或者AD预测方式。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，所述编码方式包括：哈夫曼编码方式，和/或1阶GOLOMB-RICE编码方式，和/或3阶GOLOMB-RICE编码方式，和/或skip编码方式。

优选的，该视频图像压缩方法，其中，对应所述压缩端提供一解压端；

采用所述解压端读取被保存的关联于一帧所述视频图像的所有所述数据区块并进行解压，以获取相应的一帧所述视频图像。

上述技术方案的有益效果是：提供一种视频图像压缩方法，减少每帧视频图像的压缩数据量，减少视频压缩与解压缩过程中的带宽传输负担，增加每次突发访问的时间，从而减少短时突发的次数，从而提升压缩数据的访问效率。

附图说明

图1是本发明的较佳的实施例中，一种视频图像压缩方法的流程示意图；

图2-5是本发明的较佳的实施例中，视频图像压缩后数据的存储格式。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种视频图像压缩方法的技术方案，适用于移动终端。本发明的较佳的实施例中，上述视频图像压缩方法中，首先提供一压缩端，并提供一对应于该压缩端的解压端(本发明的其他实施例中，解压端可以有多个)。具体地，本发明的较佳的实施例中，利用压缩端对原始的视频图像进行压缩并保存于外部的存储空间中，随后利用解压端，依照压缩方案对保存于外部存储空间中的压缩数据进行解压，例如从外部的存储空间中写出重建帧，读取参考帧，并进而解压得到相应的视频图像，以进行显示。

则本发明的较佳的实施例中，上述视频图像压缩方法具体如图1所示，包括：

步骤S1，于压缩端将每一帧视频图像划分为多个相同大小的像素区域；

本发明的较佳的实施例中，所谓像素区域，是指其中包括多个像素的视频图像显示区域。例如，本发明的一个较佳的实施例中，于压缩端，将每一帧视频图像划分为多个像素区域，每个像素区域中包括32*16个像素。换言之，该实施例中，在每个像素区域内总共包括512个像素，其实质为一个涵盖每列16个像素，总共32列的视频图像显示区域。

上述实施例中，对一帧视频图像进行连续的如上文中定义的像素区域的划分，所谓连续，是指划分的像素区域之间没有空隙，对于一帧视频图像而言，其中不存在有像素不包括于任何一个像素区域中的情况。

步骤S2，于压缩端将每个像素区域划分为多个相同大小的子像素区域；

本发明的较佳的实施例中，在上述步骤S1的基础上，进一步对每个像素区域进行划分。具体的划分方式类似于上述步骤S1，即将一个像素区域划分为连续的多个子像素区域。本发明的一个较佳的实施例中，上述每个子像素区域中包括32*4个像素。换言之，该实施例中，在每个子像素区域内总共包括128个像素，其实质为一个涵盖每列4个，总共32列的视频图像显示区域。

因此，该实施例中，结合上文中所述的实施例(即一个像素区域内包括32*16个像素)，一个像素区域内总共可以划分成4个子像素区域。同样地，该实施例中，在一个像素区域内，不存在有像素不包括于任何一个子像素区域中。

综上所述，本发明的较佳的实施例中，将一帧视频图像划分为多个连续的像素区域，并对每个像素区域，将其划分成多个连续的子像素区域，从而将整个一帧的视频图像分割成多块较小的像素显示区域。

步骤S3，于压缩端，对每个子像素区域以预设的压缩比进行压缩，以形成相应的数据块；

本发明的较佳的实施例中，于压缩端，分别对每个子像素区域进行压缩编码，以形成对应于每个子像素区域的不同的数据块。

本发明的较佳的实施例中，采用预设的压缩比对每个子像素区域进行压缩编码。具体地，本发明的一个较佳的实施例中，上述预设的压缩比可以包括25％，50％，75％以及100％，即该实施例中，对于一个子像素区域，可以按照预先编码的结果，选择上述压缩比中的一个对其进行压缩，以形成相应的数据块。因此，该实施例中，关联于一个像素区域的多个子像素区域，其压缩比可能不同(如图2所示)。

步骤S4，于压缩端将关联于一个像素区域的所有数据块按照预设的顺序保存于一个相应的数据区块中；

本发明的较佳的实施例中，上述数据区块即对应于一个像素区域的数据区块。换言之，本发明的较佳的实施例中，关联于一个像素区域的所有子像素区域所对应的所有数据块，均保存于关联于该像素区域的数据区块内。本发明的一个较佳的实施例中，上述数据存储结构如图2所示，在数据区块A中，包括4个数据块B(Block 0-3)。4个数据块B按照顺序紧挨着存放，该顺序可以是光栅扫描的顺序，即光栅扫描显示器对相应的像素区域进行扫描的顺序(例如从左至右、从上至下进行扫描)，较早被扫到的子像素区域所对应的数据块B被保存于数据区块A中较为靠前的位置(例如Block 0)，相应地较晚被扫到的子像素区域所对应的数据块B被保存于数据区块A中较为靠后的位置(例如Block 3)。

本发明的较佳的实施例中，仍然如图2所示，上述数据区块A中，还可以包括一个保留数据块C(Reserved)，以便于今后对数据区块A的存储结构做进一步扩展。

本发明的较佳的实施例中，仍然如图2所示，上述数据区块A中包括的不同的数据块B，其压缩比依照预先编码的不同可能有所不同。例如，数据块Block 0，其压缩比被定为25％(Ratio:1/4)；数据块Block 1，其压缩比被定为50％(Ratio:1/2)；数据块Block 2，其压缩比被定为50％(Ratio:1/2)；数据块Block 3，其压缩比被定为75％(Ratio:3/4)。

相应地，本发明的较佳的实施例中，由于上述每个数据块对应于一个子像素区域内的视频图像数据，因此，例如上文中所述，每个子像素区域内包括32*4个像素，则在相对应的数据块内即包括32*128bit的数据(每个像素8bit的数据)。则在该实施例中，在每个数据块中，每128bit的数据均按照小字节序(Little Endian)的方式存储。具体地，所谓小字节序，是指多字节数据在进行存储时，将低序字节存储在地址的地位，将高序字节存储在地址的高位。即对于每128bit的数据而言，采用上述小字节序的方式进行存储。

步骤S5，于压缩端，按预设的顺序将所有数据区块排列并保存于存储单元中；

本发明的较佳的实施例中，存储单元即独立于压缩端的外部的存储空间。

本发明的较佳的实施例中，上述预设的顺序可以为上文中所述的光栅扫描的顺序。例如图3所示，数据区块A以TILE表示，每行包括M个TILE(TILE 0-TILE M-1)，总共包括N行，因此总共包括的TILE为M*N个(TILE 0-TILE M*N-1)。则该实施例中，所谓光栅扫描的顺序，即指如图3中所示的箭头顺序，也就是从左至右，从上至下进行扫描。换言之，该实施例中，依照从左至右，从上至下对相关联的数据区块A进行排列并保存。

本发明的较佳的实施例中，上述步骤S5中，将关联于一帧视频图像的所有数据区块保存于外部的一存储单元中。

本发明的较佳的实施例中，若在外部的存储单元中仅保存上述关联于一帧视频图像的所有数据区块，显然是不够的。因此，需要在外部的存储单元中同时保存关联于上述数据区块的数据头。换言之，本发明的较佳的实施例中，关联于一个像素区域设定一个用于指示关联于对应的像素区域的所有数据块的数据头。

则本发明的较佳的实施例中，如图4所示，于一个数据头D中包括多个子数据头字段D1。每个子数据头字段D1用于指示对应的数据区块中包括的一个对应的子数据块，例如，结合图2中所示，子数据头字段D1(blk0)用于指示数据块B(Block 0)，子数据头字段D1(blk1)用于指示数据块B(Block 1)，子数据头字段D1(blk2)用于指示数据块B(Block 2)，子数据头字段D1(blk3)用于指示数据块B(Block 3)。

则本发明的较佳的实施例中，一个数据头D中的所有子数据头字段D1，均按照光栅扫描的顺序进行排列并保存。相应地，存储单元中包括的所有数据头D(对应于一帧视频图像)也按照上述光栅扫描的方式排列并保存，即对应于关联一帧视频图像的所有数据区块A。

综上所述，本发明技术方案中，对于每一帧视频图像，将其分割成多个像素区域，并进而将其分割成多个子像素区域，并分别对每个子像素区域进行数据压缩，以形成相应的数据块，将相应的数据块保存于关联每个像素区域的数据区块中，以形成块数据的存储结构，并且以光栅扫描的方式进行排列并存储，有利于对存储数据进行访问。本发明技术方案中，同样对用于指示压缩数据的数据头进行上述处理，以形成最终的压缩数据存储结果。采用本发明技术方案的数据压缩方式，可以增加数据访问过程中每次突发访问的时间，从而减少短时突发的次数，提升数据访问的效率。

本发明的较佳的实施例中，在上文中所述的技术方案的基础上，对于每个数据区块，包括两类：

1)用于表示对应的像素区域的亮度(Luma)的第一类数据区块；以及

2)用于表示对应的像素区域的色度(Chroma)的第二类数据区块。

则本发明的较佳的实施例中，针对第一类数据区块，采用预设的顺序(即光栅扫描顺序)进行排列并保存(包括其中的数据块，以及数据区块之间)；同样地，针对第二类数据区块，也采用预设的顺序(即光栅扫描顺序)进行排列并保存(包括其中的数据块，以及数据区块之间)。

相应地，本发明的较佳的实施例中，对应于上述数据区块的分类，每个数据头同样分为两类：

1)关联于上述第一类数据区块的第一类数据头；以及

2)关联于上述第二类数据区块的第二类数据头。

同样地，本发明的较佳的实施例中，依照光栅扫描的顺序对所有第一类数据头以及第二类数据头进行排序并保存，包括所有的数据头，以及所有的子数据头字段。

本发明的一个较佳的实施例中，如图5所示，第一类数据区块A1为Luma tile data(指示像素区域的亮度的数据区块)，第二类数据区块A2为Chroma tile data(指示像素区域的色度的数据区块)；相应地，第一类数据头D2为Luma tile header，第二类数据头D3为Chroma tile header，对于一帧的视频图像压缩形成的重建图鉴，即以如图5所示的存储结构保存于外部的存储单元中。

本发明的较佳的实施例中，上述视频图像压缩方法中，于压缩端，采用预测方式和编码方式结合的压缩方法对每个子像素区域进行压缩。具体地，本发明的较佳的实施例中，所谓预测方式，可以选择以下方式中的一种执行：

1)横向预测方式，其公式为：

2)纵向预测方法，其公式为：

3)DC预测方法，其公式为：

4)AD预测方法，其公式为：

上述四种预测方法均存在现有的实现方式，在此不再赘述。

本发明的较佳的实施例中，为了针对上述预设的压缩比(25％，50％，75％以及100％)，分别设定了4种编码方法，包括：

1)哈夫曼编码方法，主要针对25％压缩比；

2)1阶GOLOMB-RICE编码方法，主要针对50％压缩比；

3)3阶GOLOMB-RICE编码方法，主要针对75％压缩比；

4)skip编码模式，主要针对25％压缩比。

100％压缩比即没有经过压缩编码直接存储的数据，因此无需用到编码方法。

上述四种编码方法均存在现有的实现方式，在此不再赘述。

本发明的较佳的实施例中，上述步骤S3中，可以针对关联于同一个像素区域内的不同的数据块B，采用不同的压缩比进行压缩(如上文中所述)，因此，本发明的较佳的实施例中，可以针对不同的数据块B，应用不同的编码方法进行压缩。

则整体应用本发明技术方案进行压缩编码后形成的压缩数据与现有技术中的视频图像压缩数据相比，具有明显的平均压缩比的提升。在本发明的一个较佳的实施例中，选取8个系列的视频图像，均为1080P，截取每系列视频图像的前50帧，并计算根据本发明技术方案进行压缩编码后形成的压缩数据的平均压缩比，以及根据现有技术进行压缩编码后形成的压缩数据的平均压缩比，其结果如表1所示：

表1

本发明的较佳的实施例中，如上文中所述，采用解压端读取被保存的关联于一帧视频图像的所有数据区块并进行解压，以获取相应的一帧视频图像。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种视频图像压缩方法，其特征在于，提供一压缩端以及一存储单元；

所述视频图像压缩方法具体包括：

步骤S1，于压缩端将每一帧视频图像划分为多个相同大小的像素区域；

步骤S2，于所述压缩端将每个所述像素区域划分为多个相同大小的子像素区域；

步骤S3，于所述压缩端，对每个所述子像素区域以预设的压缩比进行压缩，以形成相应的数据块；

步骤S4，于所述压缩端将关联于一个所述像素区域的所有所述数据块按照预设的顺序保存于一个相应的数据区块中；

步骤S5，于所述压缩端，按所述预设的顺序将所有所述数据区块排列并保存于所述存储单元中；

所述预设的顺序为预设的光栅扫描的顺序。

2.如权利要求1所述的视频图像压缩方法，其特征在于，设定多个数据头，每个所述数据头对应于一个所述数据区块；

按照所述预设的顺序将所有所述数据头排列并保存于所述存储单元中。

3.如权利要求1所述的视频图像压缩方法，其特征在于，所述步骤S1中，每个所述像素区域包括32*16个像素。

4.如权利要求1所述的视频图像压缩方法，其特征在于，所述步骤S2中，每个所述子像素区域包括32*4个像素。

5.如权利要求1所述的视频图像压缩方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述预设的压缩比包括：25％的压缩比，或者50％的压缩比，或者75％的压缩比，或者100％的压缩比。

6.如权利要求1所述的视频图像压缩方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用不同的所述压缩比，对关联于同一个所述像素区域的不同的所述数据块进行压缩。

7.如权利要求1所述的视频图像压缩方法，其特征在于，于每个所述数据块中，采用小字节序的排序方式排列并存储数据。

8.如权利要求2所述的视频图像压缩方法，其特征在于，每个所述数据头中包括多个子数据头字段；

每个所述子数据头字段用于指示一个对应的所述数据块。

9.如权利要求2所述的视频图像压缩方法，其特征在于，对应于一个所述像素区域的所述数据区块包括：

用于表示对应的所述像素区域的亮度的第一类数据区块，以所述预设的顺序排列并保存于所述存储单元中；以及

用于表示对应的所述像素区域的色度的第二类数据区块，以所述预设的顺序排列并保存于所述存储单元中。

10.如权利要求9所述的视频图像压缩方法，其特征在于，关联于一个所述像素区域设定的所述数据头包括：

关联于所述第一类数据区块的第一类数据头，以所述预设的顺序排列并保存于所述存储单元中；以及

关联于所述第二类数据区块的第二类数据头，以所述预设的顺序排列并保存于所述存储单元中。

11.如权利要求1所述的视频图像压缩方法，其特征在于，所述步骤S3中，于所述压缩端，采用预测方式和编码方式结合的压缩方法对每个所述子像素区域进行压缩。

12.如权利要求11所述的视频图像压缩方法，其特征在于，所述预测方式包括：横向预测方式，或者纵向预测方式，或者DC预测方式，或者AD预测方式。

13.如权利要求11所述的视频图像压缩方法，其特征在于，所述编码方式包括：哈夫曼编码方式，和/或1阶GOLOMB-RICE编码方式，和/或3阶GOLOMB-RICE编码方式，和/或skip编码方式。

14.如权利要求1所述的视频图像压缩方法，其特征在于，对应所述压缩端提供一解压端；

采用所述解压端读取被保存的关联于一帧所述视频图像的所有所述数据区块并进行解压，以获取相应的一帧所述视频图像。