CN107995494A - 视频图像数据的压缩方法与解压方法、计算机装置、计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开视频图像数据的压缩方法与解压方法、计算机装置、计算机可读存储介质，该压缩方法包括将一帧图像中的超级图像模块划分为多个预设像素大小的第一像素块，并对第一像素块进行水平预测编码以及垂直预测编码；计算第一像素块原始编码数据的总比特数、水平预测编码结果的总比特数以及垂直预测编码结果的总比特数，选择总比特数较少的作为最优编码模式，将初始化像素的像素值、最优编码模式以及所选择的最优编码模式下的各个像素的残差值写入滤波压缩数据中。该解码方法是对上述压缩数据进行解码的方法，该计算机装置运行程序时可以实现上述的方法。本发明可以减小解码器解码过程中占用的内存带宽。

Description

视频图像数据的压缩方法与解压方法、计算机装置、计算机可 读存储介质

技术领域

本发明涉及图像数据的压缩与解压领域，尤其涉及针对VP9视频标准的视频图像数据的压缩方法与解压方法，还涉及实现这种压缩方法、解压方法的计算机装置以及计算机可读存储介质。

背景技术

现在人们使用电子设备拍摄视频后，通常会将视频传输至网络并分享给其他用户，然而，随着电子设备拍摄的视频清晰度越来越高，视频解码过程所需的动态随机存储器(DDR)带宽也越来越大，为了减小视频解码器所需的动态随机存储器带宽，需要对视频解码过程中的一些临时缓存数据进行压缩，再对压缩后的数据进行读写，从而减少解码读写动态随机存储器的数据量，减少解码器占用的内存带宽。

目前较为常用的视频编码、解码的标准包括H264以及H265标准，而VP9视频编解码标准是谷歌公司推出的一种新的视频编解码标准，目前按照VP9编解码标准进行编解码的视频已广泛应用在多个视频网站上，如视频网站youtube上。VP9编解码标准规定一帧图像可以分为多个图像分片(tile)，每一个图像分片的码流数据是按该图像分片光栅扫描顺序存储的，因此在不使用该图像分片进行并行解码时，解码器按图像分片的光栅扫描顺序逐个解码每个图像分片。VP9视频编解码标准中编码单元大小为64×64个像素，被称为超级图像模块(super block)。通常一个图像分片包括有一个或者多个超级图像模块，在图像分片的内部，解码器按照光栅扫描顺序解码每个超级图像模块。

通常在解码视频过程中，对于I帧，需要对图像的部分滤波数据临时缓存到动态随机存储器，对于P帧，则需要对运动向量数据以及部分滤波数据临时缓存到动态随机存储器，对这些临时缓存数据压缩后再进行读写操作可以有效减小解码的动态随机存储器读写带宽。在超级图像模块内部，每个像素大小为8×8的小块共享一个运动向量数据，因此每个超级图像模块内部有8×8组运动向量数据。即在解码一个超级图像模块时，会生成并写出8×8个运动向量数据到动态随机存储器中，在解码运动向量数据的过程中，解码器还需要从动态随机存储器中读取若干个其他小块图像的运动向量数据，以对当前小块图像的运动向量数据进行预测。

在解码P帧时，其内部某个帧间预测块（inter block）的运动向量需要读取左侧一个小块和上侧一个小块的运动向量数据进行预测，左侧一个小块的运动向量数据一般还存在解码电路的流水级模块中，不需要从动态随机存储器中读取；但上侧一个小块的运动向量数据可能属于上一个超级图像模块的一行像素，已不在解码器的静态存储器(SRAM)中，需要从动态随机存储器中读取。根据VP9视频编解码标准的规则，若邻域的运动向量数据还不足以完成当前帧间预测块的运动向量预测，则需要使用解码顺序的上一帧图像相同位置的运动向量数据进行预测。此时，电子设备的硬件解码电路需要从内存中将相应位置的运动向量数据读取回来进行处理。

从动态随机存储器中读取运动向量数据的过程，给解码设备增加了额外的动态随机存储器带宽。目前还没有针对VP9编解码标准的运动向量数据进行压缩的方案。

另一方面，在对一个超级图像模块进行滤波时，额外需要该超级图像模块左侧8列Y、8列U、8列V数据以及上侧8行Y、8行U、8行V数据。若该超级图像模块不是位于图像分片的最左侧，则左侧8列数据为硬件解码器流水线前一个超级图像模块的数据，其还保存在静态存储器中；若该超级图像模块位于图像分片的最左侧（但不是图像的最左侧），则左侧8列数据并不在静态存储器中，硬件电路需要发命令将其从内存中读取回来。对于上侧8行的数据，一般情况下其都不会在内部静态存储器中，硬件电路需要发命令将其从内存中读取回来，这也需要占用电子设备大量的内存资源。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种减小电子设备解码图像时使用的内存带宽资源的视频图像数据压缩方法。

本发明的第二目的是提供一种可以减少图像解码时占用内存带宽的视频图像数据解压方法。

本发明的第三目的是提供一种实现上述视频图像数据压缩方法或者解压方法的计算机装置。

本发明的第四目的是提供一种实现上述视频图像数据压缩方法或者解压方法的计算机可读存储介质。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的视频图像数据的压缩方法包括对一帧图像中需要临时缓存的滤波数据进行压缩，包括以下步骤：将需要临时缓存的数据块划分为多个预设像素大小的第一像素块，并对第一像素块进行水平预测编码：获取初始像素的像素值，并按列计算第一像素块内的其他像素的实际值与预测值的第一残差值，计算水平预测编码结果的总比特数；对第一像素块进行垂直预测编码：按行计算第一像素块内除初始像素外的其他像素的实际值与预测值的第二残差值，计算垂直预测编码结果的总比特数；计算第一像素块原始编码数据的总比特数、水平预测编码结果的总比特数以及垂直预测编码结果的总比特数，选择总比特数较少的作为最优编码模式，将初始化像素的像素值、最优编码模式以及所选择的最优编码模式下的各个像素的残差值写入滤波压缩数据中。

一个优选的方案是，将需要临时缓存的超级图像模块划分为多个预设像素大小的第一像素块前，将超级图像模块划分为多个编码单元，将每一编码单元划分多个第一像素块；将初始化像素的像素值、最优编码模式以及最优编码模式下的各个像素的残差值写入滤波压缩数据时，还生成编码单元滤波索引信息，一个编码单元的滤波索引信息包括多个第一像素块的滤波索引信息。

进一步的，滤波索引信息包括编码单元中包含的有效编码块的数量和/或压缩后的有效数据量的数值。

更进一步的方案是，该压缩方法还包括对一帧图像的运动向量数据进行压缩，包括以下步骤：将超级图像模块划分为多个预设像素大小的第二像素块，判断每一第二像素块的运动向量数据能否通过参考相邻位置的第二像素块的运动向量数据预测生成，如可以，则将运动向量索引信息中的预测标志置为有效，否则，将预测标志置为无效，并将第二像素块的运动向量原始数据写入运动向量压缩数据中。

进一步的方案是，运动向量数据通过一个或者两个参考帧的运动向量数据计算获得，运动向量索引信息包括参考帧标志，在参考帧的数量为一个时，将参考帧标志置为无效，只写入一个参考帧的运动向量数据，在参考帧的数量为两个时，将参考帧标志置为有效，并写入两个个参考帧的运动向量压缩数据。

更进一步的方案是，运动向量索引信息还包括压缩标志；将第二像素块的运动向量原始数据写入压缩数据前，判断原始数量中是否存在无效数据，如是，删除无效数据，并且将删除无效数据后的数据写入运动向量压缩数据，将压缩标志置为有效，否则，将原始数据写入运动向量压缩数据，将压缩标志置为无效。

为实现上述的第二目的，本发明提供的视频图像数据的解压方法包括滤波数据的解压步骤，包括读取当前解压的第一像素块的滤波索引信息以及滤波压缩数据，根据滤波压缩数据中最优编码模式确定第一像素块的解码模式，并获取第一像素块中初始像素的像素值、残差值的数据，依据解码模式计算第一像素块每一像素点的像素值。

一个优选的方案是，该解压方法还包括运动向量数据的解压步骤，包括：读取第二像素块的运动向量索引信息，根据运动向量索引信息中的预测标志、参考帧标志以及压缩数据，计算第二像素块的每一像素的运动向量数据。

为实现上述的第三目的，本发明提供的计算机装置包括处理器以及计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，处理器读取并运行计算机程序时执行上述的视频图像数据的压缩方法或者执行上述的视频图像数据的解压方法。

为实现上述的第四目的，本发明提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器读取并运行时执行上述的视频图像数据的压缩方法或者执行上述的视频图像数据的解压方法。

由上述方案可见，本发明对视频解码过程中的临时缓存数据编码压缩时，对滤波数据的压缩是通过对第一像素块进行水平编码预测、垂直编码预测，并且根据水平编码预测、垂直编码预测的结果与原始的YUV数据的总比特数进行对比，并使用总比特殊最少的编码模式最为最优编码模式，这样可以减小滤波数据的数据量。当电子设备的硬件电路对滤波数据进行解码时，可以减小从动态随机存储器读取的数据量，从而减小所占用的内存带宽资源。

此外，将同一个编码单元的多个第一像素块的滤波索引数据写在同一块滤波索引数据中，可以有效利用存储器的存储空间，避免存储空间的浪费，也有利于减小在图像解码时读取的数据量，从而进一步减小解码过程中所也在用的内存带宽资源。

并且，对应超级图像模块并不一定是包含满额的有效编码块的情况，在滤波索引信息中写入有效编码块的数量，可以避免解码过程中读取无用的数据，从而减小解码器占用过多的内存的带宽。而滤波索引信息还包括压缩后的有效数据量的数值，有利于避免解码器读取无效的数据。

相应的，解码过程中应用编码时确定的最优编码模式进行解码，只需要读取初始像素的像素值以及相应的残差值，应用与编码模式相对应的解码模式进行解码，可以减小解码器占用的内存带宽。

另外，本发明还对运动向量的数据进行压缩编码，如确定当前的第二像素块能否通过参考相邻的第二像素块进行预测获得，如果能够通过参考相邻的第二像素块预测获得，则只需写入标记位标记其可以预测方式解压，不需要写入运动向量的数据。此外，运动向量数据的压缩过程中还判断是否存在第二个参考帧、运动向量的原始数据是否存在无效数据等，如果不存在第二个参考帧，则不写入第二个参考帧的数据，如果运动向量无法通过预测解压需要写入原始数据时，若原始数据存在大量的无效数据，则删除无效数据后再将数据写入到运动向量压缩数据中，这些处理方式都能够减小运动向量数据的数据量。在解码运动向量数据时，解码器从动态随机存储器读取的数据量较小，进而减小解码时所占用的内存带宽资源。

附图说明

图1是本发明视频数据压缩方法实施例中对需要临时缓存的滤波数据进行压缩的流程图。

图2是一个超级图像模块的示意图。

图3是本发明视频数据压缩方法实施例中对滤波数据进行压缩时编码单元的YUV数据存储示意图。

图4是本发明视频数据压缩方法实施例中对滤波数据进行压缩时压缩顺序示意图。

图5是本发明视频数据压缩方法实施例中对滤波数据进行压缩时编码单元的滤波索引信息示意图。

图6是本发明视频数据压缩方法实施例中对滤波数据进行压缩时水平预测编码的各组数据的示意图。

图7是本发明视频数据压缩方法实施例中对滤波数据进行压缩时垂直预测编码的各组数据的示意图。

图8是本发明视频数据压缩方法实施例中对滤波数据进行压缩时滤波压缩数据的存储示意图。

图9是本发明视频数据压缩方法实施例中对运动向量数据进行压缩的流程图的第一部分。

图10是本发明视频数据压缩方法实施例中对运动向量数据进行压缩的流程图的第二部分。

图11是本发明视频数据压缩方法实施例中对运动向量数据进行压缩时像素块的分块示意图。

图12是本发明视频数据压缩方法实施例中对运动向量数据进行压缩后的运动向量数据存储示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的视频图像数据压缩方法用于实现对VP9视频编解码标准下图像数据的压缩，尤其是针对滤波数据的压缩、运动向量数据的压缩。本发明的视频图像数据解压方法是针对上述的视频图像数据的压缩方法所压缩的图像进行解压。可以理解，本发明的图像数据的压缩方法实际上是对图像数据进行编码的方法，而解压方法实际上是对图像数据进行解码的方法。

本发明的视频图像数据压缩方法、解压方法都是由运行在计算机上的程序实现的，如由处理器运行的程序，或者由固化在视频处理芯片内部的逻辑电路所实现的。因此，可以理解，本发明的计算机装置可以包括一个处理器以及计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非易失性存储器，如EEPROM或者FLASH等，计算机可读存储介质上存储有实现上述视频图像压缩方法或者解压方法的计算机程序，但处理器读取并运行这些程序时，即可以实现上述的视频图像压缩方法或者解压方法。

视频图像数据压缩方法及解压方法实施例：

本发明的视频图像压缩方法包括对滤波数据进行压缩的方法以及对运动向量(mv)数据进行压缩的方法，下面结合图1至图8介绍滤波数据的压缩方法。

本实施例以VP9视频编解码标准中的YUV数据进行压缩为例进行说明。由于VP9视频编解码标准中，一个超级图像模块(super block)的像素大小是64×64个像素，为了方便对图像进行压缩，本实施例将一个超级图像模块划分为多个编码单元。如图1所示，对滤波数据进行压缩时，首先执行步骤S1，将一个超级图像模块划分为多个编码单元。

本实施例中，每一个编码单元的大小是64×16个像素，也就是以64×16个像素作为一个单元进行压缩。如图2所示，超级图像模块包括64个像素为8×8的像素块，多个像素块被划分为多个编码单元，每一个编码单元的大小是64×16个像素，因此一个编码单元包括16个像素块。当然，如果编码单元是16×64的像素，则需要转置为64×16像素的编码单元。

本实施例中，对一个编码单元，即像素大小为64×16的像素块进行压缩编码时，将编码单元的颜色数据，即YUV数据切分为24个8×8小块进行压缩编码，每一个8×8的小块为一个像素块，如图3所示。每一个编码单元的YUV数据包括16个8×8的像素块的Y数据，即图3的最上端两行8×8的像素块的数据，第三行的4个8×8的像素块存储的是U数据，第四行的4个8×8的像素块存储的是V数据。对编码单元进行编码时，需要对24个像素块的数据进行压缩编码。

具体的，可以选择8×8的像素块中某个点作为初始像素点，使用该像素点的像素值作为初始像素值，即DC值，由初始像素点的位置开始，按照一定的规则对像素块中其他像素的像素值进行预测，将实际的像素值减去预测像素值，并得到残差，最后按一定的规则保存残差数据以达到数据压缩的目的。

在解码过程中，通常一次读取图像中16×16的像素块的数据，本实施例中，一个16×16的像素块被称为编码块。为此，编码过程中，通常一次需要对图像中一个编码块的数据进行编码。如图4所示，图像中的一个编码块的YUV数据包括4个8×8像素的Y数据、1个8×8像素块的U数据以及1个8×8像素块的V数据，多个8×8的像素块的编码顺序如图4中的序号所示。可见，序号0至序号3表示对第一个编码块的Y数据进行编码，序号4表示对第一个编码块的U数据进行编码，序号5表示对第一个编码块的V数据进行编码，序号6至序号9表示对第二个编码块的Y数据进行编码，序号10表示对第二个编码块的U数据进行编码，序号11表示对第二个编码块的V数据进行编码，如此类推。

每个编码单元的多个编码块使用一个滤波索引信息，一个编码单元的滤波索引信息的结构如图5所示。在滤波索引信息中，offset表示当前编码单元的滤波压缩数据存放的起始地址，compress_flag表示24个8×8的像素块是否按照本实施例的方式进行压缩，具体的压缩方式将在下文详细说明。block_num表示当前编码单元中有效的编码块的个数，block_size表示压缩后有效数据的大小。

有效的编码块是编码单元中有效的像素为16×16的编码块的数量。在编码单元中，不一定每一个编码块都是有效的编码块，例如，当一个图像分片的像素是96×64，则划分为两个编码单元，第一个编码单元的像素是64×64，第二个编码单元的有效像素只有32×64，此时，第一个编码单元的所有编码块都是有效的编码块，即有16个有效的编码块，但第二个编码单元有效的编码块的数量只有8个，而不是16个。因此，需要在滤波索引信息中写入各个编码单元有效的编码块的数量，以避免解码时，解码器读取大量无效的数据。

本实施例中，对滤波数据进行压缩编码时，是以图像块为单元进行压缩编码的，因此，在执行步骤S1后，需要执行步骤S2，即将每一个编码单元划分为多个第一图像块，本实施例中，第一图像块是一个像素为8×8的像素块，而本实施例对像素块的压缩编码过程包括对像素块进行水平编码预测、垂直编码预测，并计算水平编码预测、垂直编码预测以及像素块的原始数据的总比特数的大小，以总比特数最少的编码模式最为优选编码模式。

因此，在将编码单元划分为多个像素块后，执行步骤S3，对图像块进行水平编码预测，参见图6，对像素块进行水平编码预测时，首先确定像素块中的一个初始像素，并使用初始像素的像素值作为初始像素值，并且使用初始像素值计算像素块内的其他像素的像素值的残差。

例如，选择像素块中左上角的像素作为初始像素，即图6中标记为DC的像素为初始像素，然后获取初始像素的像素值，初始像素值将直接保存至滤波压缩数据中，用于预测其他像素的像素值。然后，对像素块进行分组，如图6所示的，将8个像素划分为一组，一共分成8组，其中标记为DC以及序号“0”的8个像素为第一组，标记序号“1”的8个像素为第二组，如此类推。可见，每一组像素包括4行2列的8个像素。

例如，对于最左侧一列的像素值，使用上方像素的像素值进行预测，将当前计算的像素的实际像素值减去该像素的预测值得到残差，其中，预测值是该像素上方像素的像素值。对于其他位置的像素的像素值，使用左侧像素的像素值进行预测并计算残差，即将当前计算的像素的实际像素值减去该像素的预测值得到残差，此时，预测值是该像素左侧像素的像素值。可见，水平预测编码是主要是以左侧一列的像素进行预测，也就是按列计算残差的。

在计算每个像素点的残差后，统计各组像素的残差数据的最小值与最大值，计算用于保存各组残差所需的最大比特数，最后计算水平预测编码结果的总比特数pred_h，总比特数是将8组像素的水平预测编码结果的比特数相加获得。例如，第一组像素的残差最大比特数是3比特，除去初始像素外，还有7个像素的像素值需要计算残差，则第一组像素共需要21比特的数据，第二组像素的残差最大比特数2比特，一共有8个像素点的残差需要计算，则第二组像素共需要16比特的数据。

在执行步骤S3后，执行步骤S4，对像素块进行垂直预测编码，进行垂直编码预测时，也是预先设置初始像素，并且对像素块进行分组，如图7所示，将8个像素划分为一组，一共分成8组，其中标记为DC以及序号“0”的8个像素为第一组，标记序号“1”的8个像素为第二组，如此类推。可见，每一组像素包括2行4列的8个像素。

对于最上侧一行的像素值，使用左侧像素的像素值进行预测，将当前计算的像素的实际像素值减去该像素的预测值得到残差，其中，预测值是该像素左侧像素的像素值。对于其他位置像素的像素值，使用上侧像素的像素值进行预测并计算残差，即将当前计算的像素的实际像素值减去该像素的预测值得到残差，此时，预测值是该像素上侧像素的像素值。可见，垂直预测编码是主要是以上侧一列的像素进行预测，也就是按行计算残差的。在计算每个像素点的残差后，统计各组像素的残差数据的最小值与最大值，计算用于保存各组残差所需的最大比特数，最后计算出垂直预测编码结果的总比特数pred_v。

然后，执行步骤S5，确定最优编码模式。本实施例中，最优编码模式是从未编码模式、水平预测编码模式以及垂直预测编码模式中选择一种，具体的，选择像素块未编码的YUV数据总比特数据，记为unpred，比较未编码数据的总比特数unpred、水平预测编码结果的总比特数pred_h和垂直预测编码结果的总比特数pred_v，选较总比特数最小的值对应的编码模式作为最优编码模式。

接着，执行步骤S6，生成像素块的编码数据，具体的，将初始像素的像素值、所选定的最优编码模式、所选择的最优编码模式下各组像素块的各个像素的残差值占用的最大比特数、各组的残差值写入到码流中，从而生成一个像素块的编码数据。

写入各组像素块的各个像素的残差值所占用的最大比特数，可以有利于解码器在解码过程中正确读取每一个像素的残差值，也可以避免使用过多的比特数来存储各个像素的残差值，从而节省存储空间，也减小解码过程中占用的内存带宽。

需要说明的是，上述介绍的水平预测编码与垂直预测编码都是使用左上角的像素作为初始像素，实际编码过程中，可以使用其他位置的像素作为初始像素，并根据按列预测的方式生成水平预测编码的其他位置像素的残差值，根据按行预测的方式生成垂直预测编码的其他位置像素的残差值。

生成一个像素块的滤波压缩数据后，按照图4所示的顺序，可以生成像素大小为64×16的编码单元的编码码流，如滤波压缩数据。接着，执行步骤S7，生成编码单元的滤波索引信息，一个编码单元的滤波索引信息包括16个像素块的滤波索引信息，也就是多个像素块共用一个滤波索引信息。如图8所示，多个编码单元的滤波索引信息是按顺序排列的，图信息块中10存储有某一个编码单元的滤波索引信息11。并且每一块编码单元的滤波索引信息的保存地址固定，根据该编码单元的坐标可以计算出对应滤波索引信息的起始存放地址的偏移量。

然而，各个编码单元的滤波压缩数据的起始地址是紧接着上一个编码单元的滤波压缩数据的结束地址，每个编码单元的滤波压缩数据的长度不固定，因此编码单元的滤波压缩数据起始地址是随机的，因而需要在滤波索引信息中存储有该编码单元滤波压缩数据的起始地址，即offset的值。图8中，某一个编码单元的滤波压缩数据16存储在编码码流15中，每一个编码单元的滤波压缩数据包括24个像素块的滤波压缩数据，而每一个像素块的滤波压缩数据包括初始像素的像素值DC_value、最优编码模式mode以及每一组像素块各个像素的残差值占用的最大比特数headbits、8组像素块的每一个像素点的残差值residual。

最后，执行步骤S8，在生成滤波索引信息以及滤波压缩数据后，将各个编码单元的滤波索引信息、滤波压缩数据写入到编码码流中，并存储在存储器中。

解码时，解码器从动态随机存储器中读取编码码流的数据，根据当前编码单元的坐标读取该编码单元的滤波索引信息，然后根据滤波索引信息中的offset的值，计算出该编码单元的滤波压缩数据的起始地址。接着，解码器根据滤波索引信息中block_size的值，发出命令从动态随机存储中读取当前编码单元的滤波压缩数据，并按照图8所示出的格式读取出每一个像素块的滤波压缩数据的存放方式，并解码出各个像素块的变量，包括初始像素的像素值，即DC值，还确定每一个像素块的编码模式、残差值等，最后根据编码模式对应的解码模式计算该像素块每一像素点的像素值。

例如，某一像素块选定的编码模式是水平预测编码，则对应的解码模式就是水平预测解码，此时使用与水平预测编码相反的计算方法即可以计算出每一个像素点的实际像素值。

本实施例中，滤波索引信息中存储有一个标志compress_flag，用于表示24个8×8的像素块是否按照本实施例的方式进行压缩。例如，如果经过水平预测编码、垂直预测编码获得的残差值的总比特数比未经过编码的像素值的总比特数还大，或者与未经编码的原始的像素值的总比特数相等，则不需要按照本实施例的方式进行压缩编码，而是直接将原始的像素值的数据写入到编码码流中，此时标志compress_flag可以置为无效，表示像素块并不是按照本实施例的方式进行编码压缩的。

下面结合图9至图12介绍对一个超级图像模块的运动向量数据进行压缩编码的过程。首先，执行步骤S11，将一个超级图像模块划分为多个像素块，每一个像素块的大小是8×8的像素大小，也就是运动向量压缩编码所使用的第二像素块的大小与滤波数据压缩编码所使用的第一像素块的大小是相同的。如图11所示，一个像素大小为64×64超级图像模块内包含的64个运动向量数据，排列成8行8列，图中的数字表示对应位置的运动向量的数据。

本实施例中，将一个超级图像模块的64个运动向量数据划分为两个大小为8×4的运动向量数据块(mv block)，以运动向量数据块为单元对运动向量的数据进行压缩。

在VP9视频编解码标准中，每个位置的运动向量的数据包含两个参考帧的运动向量数据，即L0、L1两部分。并且，L0、L1分别包含行向量(col)、列向量(row)以及参考索引(ref_index)三个分量的数据，本实施例中，这三个分量分别使用15比特、15比特以及2比特来存储，即每个运动向量的数据占用2个字(word)大小的存储空间。对于普通的视频，即非随机数图像的视频，同一帧图像中相邻的位置上的运动向量数据具有很大的相关性，本发明利用这些特性对运动向量数据进行压缩编码。本实施例中，使用Lx(x表示0或1，下同)表示L0或者L1部分。

对运动向量数据进行压缩编码时，需要分别对L0和L1两部分的数据进行压缩编码，因此，需要执行步骤S12，判断像素块是否为双向预测帧，双向预测表示当前超级图像模块有两个参考帧，即L1部分的运动向量数据有效，需要对L1部分的运动向量数据进行编码；若不是双向预测，则L1部分无效，无需对L1部分的运动向量数据进行编码。

在VP9视频编解码标准中，有些帧不是双向预测帧，因此L1部分的数据是不存在的。本实施例中，使用一个标志来标记当前帧是否为双向预测帧。参见图12，压缩编码后的运动向量数据包括运动向量索引信息Head info以及运动向量压缩数据compressed data两部分，其中，在运动数据索引信息中包括有运动向量压缩数据长度data length的数值，还包括参考帧标志L1_valid，参考帧标志L1_valid是一个比特的数据，用来标记L1部分的数据是否存在。因此，步骤S12中，如果判断像素块是双向预测帧，则执行步骤S13，将参考帧标志L1_valid置为有效，也就是将参考帧标志L1_valid置为1，并需要对L1部分的运动向量数据进行编码，也就是写入两个参考帧的运动向量的数据，如果像素块不是双向预测帧，则执行步骤S14，将参考帧标志L1_valid置为无效，也就是将参考帧标志L1_valid置为0，不需要写入L1部分的数据，仅写入一个参考帧的运动向量的数据。

然后，执行步骤S15，将Lx设置为L0，也就是对L0部分的数据进行压缩。首先，执行步骤S16，判断该位置的运动向量数据是否可以通过相邻的像素块预测获得，例如，判断该位置的运动向量数据中的行向量、列向量以及参考索引三个分量的数据均能够是否可以通过左侧的像素块预测获得，如是，则执行步骤S18，将压缩标志pred_flag置为有效，例如置为1，本实施例中，压缩标志pred_flag可以表示运动向量数据中是否有冗余数据需要删除。

如果步骤S16中，判断结果为否，则执行步骤S17，判断该位置的运动向量数据中的行向量、列向量以及参考索引三个分量的数据均能够是否可以通过上侧的像素块预测获得，如是，则执行步骤S19，将压缩标志pred_flag置为有效，否则，执行步骤S25，将预测标志mv_flag置为有效，如置为1。例如，如果当前的运动向量数据块的运动向量数据其与左侧或者上侧位置的运动向量数据块中的数据一致，则可以将当前运动向量数据块的预测标志Lx_mv_flag置为1，表示当前运动向量数据块没有原始数据，该运动向量数据块的数据通过相邻位置的运动向量数据块的数据预测获得。此时压缩标志pred_flag表示预测的方向，例如，置为1表示该位置的数据从左侧的块预测得到，置为0表示该位置的数据从上侧的块预测得到。

在执行步骤S18或者S19后，执行步骤S20，将预测标志mv_flag置为无效，即置为0，表示当前位置的运动向量数据不可以通过相邻的像素块预测获得。例如，当前的运动向量数据块的运动向量数据其与左侧或者上侧的位置的运动向量数据块中的数据不一致，则将当前运动向量数据块的预测标志Lx_mv_flag置为1，表示当前运动向量数据块的数据为原始数据，此时，需要将原始运动向量数据写入到运动向量压缩数据中，即写入到运动向量压缩数据中；此时压缩标志pred_flag表示mv向量中是否有冗余数据需要删除。

由于一个像素块包括两个运动向量数据块，因此，mv_flag为两个，分别是L0_mv_flag以及L1_mv_flag，分别表示L0以及L1两部分的运动向量数据是否可以分别可以通过相邻位置上的运动向量数据块的运动向量数据预测获得。优选的，L0_mv_flag以及L1_mv_flag均为一个比特的数据。

接着，执行步骤S21，判断当前像素块是否为运动向量块中最后一个位置，如是，则执行步骤S23，将Lx设置为下一个运动向量的位置，并返回执行步骤S16，否则，执行步骤S22，判断参考帧标志L1_valid是否为有效，即是否为1，如是，则执行步骤S24，将Lx置为L1，并返回执行步骤S16。

执行步骤S25后，执行步骤S26，判断当前位置的运动向量数据的行分量与列分量中是否存在多余的数据。由于行向量以及列向量这两个分量的数据分别使用15比特的数据存储，但有时候行向量、列向量的数据包含大量的无效数据，例如高八位的数据全部为0，为了进一步减小解码时读取的数据量，可以对运动向量数据进行进一步的压缩，例如删除无效的数据。因此，步骤S26判断原始数据中是否包含有无效数据，本实施例中，无效数据应该是连续几个比特的数据都是0或者都是1，如高八位的数据或者低八位的数据都是0，则执行步骤S27，将无效数据删除，同时将压缩标志pred_flag置为有效，如置为1，表示保存在码流中的数据不是使用15比特进行存储，否则，执行步骤S28，将压缩标志pred_flag置为无效，如置为0，最后执行步骤S29，将数据写入码流中，如将删除无效数据后的原始数据写入运动向量压缩数据compressed data中，或者将原始数据写入运动向量压缩数据compresseddata中，并执行步骤S21。

例如，某一运动向量数据块的行向量的高八位都是无效数据，则将高八位数据删除后，只需要使用7比特来存储该运动向量数据块的行向量的数据，相比起使用15比特来存储运动向量数据的方案，可以进一步压缩编码后的数据。

对运动向量数据进行解码时，解码器从静态存储器中读取运动向量索引信息后，按数据存放的规则解析出运动向量压缩数据的长度data length、参考帧标志L1_valid以及各个运动向量数据块的预测标志mv_pred、压缩标志pred_flag，然后根据运动向量压缩数据的长度data length生成从静态随机存储器读取数据的命令，从而读取预定长度的数据，并根据参考帧标志L1_valid以及各个运动向量数据块的预测标志mv_pred、压缩标志pred_flag解码获得各个运动向量数据块的运动向量数据。

由于本发明的方案是对滤波数据以及运动向量数据进行压缩编码，压缩编码后的数据相比起原始数据大大减小，因此，解码器对压缩编码的数据进行解码时，可以从动态随机存储器中读取较少的数据量，从而达到节省解码器占用的动态随机存储器的带宽的目的。

计算机装置实施例：

本发明提供的计算机装置包括有电源、存储器以及处理器、存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序。其中，处理器执行计算机程序时实现上述视频图像数据压缩或者解压的各个步骤。

本实施例所称处理器可以是中央处理单元，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。

存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现终端设备的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。

另外，在本发明的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

计算机可读存储介质实施例：

本实施例中，计算机可读存储介质存储有计算机程序，即计算机程序被存储在一个计算机可读的存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

当然，上述的方案只是本发明优选的实施方案，实际应用是还可以有更多的变化，例如，划分的像素块大小的改变、进行水平编码预测与垂直编码预测顺序的改变等，这些改变都不影响本发明的实施，也应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.视频图像数据的压缩方法，包括：对一帧图像的滤波数据进行压缩，其特征在于，对滤波数据进行压缩的步骤包括：

将所述一帧图像中的超级图像模块划分为多个预设像素大小的第一像素块，并对所述第一像素块进行水平预测编码：获取初始像素的像素值，并按列计算所述第一像素块内的其他像素的实际值与预测值的第一残差值，计算水平预测编码结果的总比特数；

对所述第一像素块进行垂直预测编码：按行计算所述第一像素块内除所述初始像素外的其他像素的实际值与预测值的第二残差值，计算垂直预测编码结果的总比特数；

计算所述第一像素块原始编码数据的总比特数、水平预测编码结果的总比特数以及垂直预测编码结果的总比特数，选择总比特数较少的作为最优编码模式，将所述初始化像素的像素值、最优编码模式以及所选择的最优编码模式下的各个像素的残差值写入滤波压缩数据中。

2.根据权利要求1所述的视频图像数据的压缩方法，其特征在于：

将一帧图像中的所述超级图像模块划分为多个预设像素大小的第一像素块前，将所述超级图像模块划分为多个编码单元，将每一所述编码单元划分多个所述第一像素块；

将所述初始化像素的像素值、最优编码模式以及最优编码模式下的各个像素的残差值写入滤波压缩数据时，还生成所述编码单元滤波索引信息，一个所述编码单元的所述滤波索引信息包括多个所述第一像素块的滤波索引信息。

3.根据权利要求2所述的视频图像数据的压缩方法，其特征在于：

所述滤波索引信息包括所述编码单元中包含的有效编码块的数量和/或压缩后的有效数据量的数值。

4.根据权利要求1至3任一项所述的视频图像数据的压缩方法，其特征在于，所述压缩方法还包括对一帧图像的运动向量数据进行压缩，对运动向量数据进行压缩的步骤包括：

将所述超级图像模块划分为多个预设像素大小的第二像素块，判断每一所述第二像素块的运动向量数据能否通过相邻的第二像素块的运动向量数据预测生成，如可以，则将运动向量索引信息中的预测标志置为有效，否则，将所述预测标志置为无效，并将所述第二像素块的运动向量原始数据写入运动向量压缩数据中。

5.根据权利要求4所述的视频图像数据的压缩方法，其特征在于：

所述运动向量数据通过一个或者两个参考帧的运动向量数据计算获得，所述运动向量索引信息包括参考帧标志；

在所述参考帧的数量为一个时，将所述参考帧标志置为无效，在所述参考帧的数量为两个时，将所述参考帧标志置为有效，并写入第二个参考帧的运动向量压缩数据。

6.根据权利要求4所述的视频图像数据的压缩方法，其特征在于：

所述运动向量索引信息还包括压缩标志；

将所述第二像素块的运动向量原始数据写入压缩数据前，判断所述原始数量中是否存在无效数据，如是，删除所述无效数据，并且将删除无效数据后的数据写入所述运动向量压缩数据，将所述压缩标志置为有效，否则，将原始数据写入所述运动向量压缩数据，将所述压缩标志置为无效。

7.视频图像数据的解压方法，其特征在于，该方法包括滤波数据的解压步骤，包括：

读取当前解压的第一像素块的滤波索引信息以及滤波压缩数据，根据所述滤波压缩数据中最优编码模式确定所述第一像素块的解码模式，并获取所述第一像素块中初始像素的像素值、残差值的数据，依据所述解码模式计算所述第一像素块每一像素点的像素值。

8.根据权利要求7所述的视频图像数据的解压方法，其特征在于，该方法还包括运动向量数据的解压步骤，包括：

读取第二像素块的运动向量索引信息，根据所述运动向量索引信息中的预测标志、参考帧标志以及压缩数据，计算所述第二像素块的每一像素的运动向量数据。

9.计算机装置，包括处理器以及计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器读取并运行所述计算机程序时执行如权利要求1至6任一项所述的视频图像数据的压缩方法或者执行如权利要求7或8所述的视频图像数据的解压方法。

10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时执行如权利要求1至6任一项所述的视频图像数据的压缩方法或者执行如权利要求7或8所述的视频图像数据的解压方法。