CN116405682A - 动态压缩编码计算机算法操作系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动态压缩编码计算机算法操作系统，包括：状态判断机构，用于将执行编码的视频文件对应的画面帧序列中每一帧构成画面作为当前处理画面执行是否可由前序多帧画面预测的状态判断处理，并在可预测时将当前处理画面标记为可预测画面；编码处理器件，用于对画面帧序列进行均匀帧数间隔的多个画面的抽取，在某一个抽取画面帧对应的标记为可预测画面时，不对其进行编码处理。本发明的动态压缩编码计算机算法操作系统设计灵活、应用广泛。由于在对视频文件每一帧进行预测编码处理之前，只有在其预测画面与原始视频画面整体偏差低于设定偏差阈值时，才执行相应的基于多帧前序画面的帧间编码处理，从而实现了灵活可变长的智能化编码操作。
Description
技术领域
本发明涉及编码器设计领域，尤其涉及一种动态压缩编码计算机算法操作系统。
背景技术
视频是连续的图像序列，由连续的帧构成，一帧即为一幅图像。由于人眼的视觉暂留效应，当帧序列以一定的速率播放时，人们看到的就是动作连续的视频。由于连续的帧之间相似性极高，为便于储存传输，人们需要对原始的视频进行编码压缩，以去除空间、时间维度的冗余。
视频图像数据有很强的相关性，也就是说有大量的冗余信息。其中冗余信息可分为空域冗余信息和时域冗余信息。压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉(去除数据之间的相关性)，压缩技术包含帧内图像数据压缩技术、帧间图像数据压缩技术和熵编码压缩技术。
过往使用的H.264视频压缩标准可能不能够满足应用需要，应该由另一种更高的分辨率、更高的压缩率以及更高质量的编码标准所替代。ISO/IEC动态图像专家组和ITU-T视频编码的专家组共同建立了视频编码合作小组，出台了H.265/HEVC标准。H.265的压缩有了显著提高，一样质量的编码视频能节省40％至50％的码流，还提高了并行机制以及网络输入机制。
但是，现有技术中使用的各种视频压缩编码机制基本上采用固定的预测编码模式对原始视频画面帧进行预测编码处理和预测解码处理，具体地，是每隔固定的设定数量帧数，对某一帧进行预测编码处理，这种固定间隔的帧间编码处理完全没有考虑到前序用于预测编码的各个画面的质量优劣以及是否适合用于预测编码处理，导致解码端预测获得的各个预测帧质量良莠不齐，进而严重影响整个视频的编码质量以及播放效果。
发明内容
为了克服现有技术中的技术问题，本发明提出了一种动态压缩编码计算机算法操作系统，能够在对某一帧进行预测编码处理之前，先对其设定数量的前序各帧的画面质量以及各项预测参数进行预测效果的智能分析处理，只有在预测获得的视频画面与原始视频画面整体偏差低于设定偏差阈值时，才执行相应的基于多帧前序画面的帧间编码处理，从而在减少编码数据的同时，保证了编码的质量和后续播放的效果。
根据本发明的一方面，提供了一种动态压缩编码计算机算法操作系统，所述系统包括：
逐帧采集机构，设置在压缩编码端，用于接收原始视频文件分别对应的各帧构成画面，并对所述各种构成画面进行时间顺序上的先后排序，以获得对应的画面帧序列；
信息解析机构，与所述逐帧采集机构连接，用于获取所述画面帧序列中每一帧构成画面的信息集，所述信息集包括对应一帧构成画面的信噪比、清晰度、RGB空间下各个像素点的颜色通道数值以及主要噪声类型的最大噪声幅值；
状态判断机构，分别与所述逐帧采集机构以及所述信息解析机构连接，用于将所述画面帧序列中每一帧构成画面作为当前处理画面执行以下状态判断处理：基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面，计算所述当前处理画面与所述预测画面的偏差以获得参考偏差数值，在所述参考偏差数值小于等于设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为可预测画面，在所述参考偏差数值大于所述设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为不可预测画面；
编码处理器件，设置在压缩编码端，与所述状态判断机构连接，用于对所述画面帧序列进行均匀帧数间隔的多个画面的抽取，以获得多个抽取画面帧，在某一个抽取画面帧对应的标记为可预测画面时，不对所述某一个抽取画面帧进行编码处理；
其中，所述编码处理器件还用于在某一个抽取画面帧对应的标记为不可预测画面时，对所述某一个抽取画面帧进行编码处理；
其中，对所述画面帧序列进行均匀帧数间隔的多个画面的抽取，以获得多个抽取画面帧，在某一个抽取画面帧对应的标记为可预测画面时，不对所述某一个抽取画面帧进行编码处理包括：所述均匀帧数与所述设定数量二者取值相等。
由此可见，本发明至少具有以下三处重要发明点：
首先、针对原始视频文件中的每一帧构成画面执行是否可以由前序设定数量的多帧构成画面预测获取的智能化判断，并在某一帧构成画面可以由前序设定数量的多帧构成画面预测获取时，舍去对所述某一帧构成画面的编码处理以在视频解码端由前序设定数量的多帧构成画面进行预测获取，从而减少了执行视频压缩编码的数据量，实现了动态可变长度的智能化编码处理；
其次、参与预测处理的每一帧构成画面的信息包括构成画面的信噪比、清晰度、RGB空间下各个像素点的颜色通道数值以及主要噪声类型的最大噪声幅值，从而保证了相邻画面的预测效果；
再次、对原始视频文件中的每一帧构成画面进行可预测画面、不可预测画面或者后续帧预测编码的各种标记，并将标记信息与编码数据一并传输，从而保证了视频解码端执行解压缩时的数据恢复效果。
本发明的动态压缩编码计算机算法操作系统设计灵活、应用广泛。由于在对视频文件每一帧进行预测编码处理之前，只有在其预测画面与原始视频画面整体偏差低于设定偏差阈值时，才执行相应的基于多帧前序画面的帧间编码处理，从而实现了灵活可变长的智能化编码操作。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明首要实施方案示出的动态压缩编码计算机算法操作系统的结构方框图。
图2为根据本发明次要实施方案示出的动态压缩编码计算机算法操作系统的结构方框图。
图3为根据本发明再次要实施方案示出的动态压缩编码计算机算法操作系统的结构方框图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的动态压缩编码计算机算法操作系统的实施方案进行详细说明。
实施例1
图1为根据本发明首要实施方案示出的动态压缩编码计算机算法操作系统的结构方框图，所述系统包括：
逐帧采集机构，设置在压缩编码端，用于接收原始视频文件分别对应的各帧构成画面，并对所述各种构成画面进行时间顺序上的先后排序，以获得对应的画面帧序列；
示例地，所述各帧构成画面在被采集时分别对应各个不同的时间戳，所述各个不同的时间戳在时间轴上均匀间隔布置；
信息解析机构，与所述逐帧采集机构连接，用于获取所述画面帧序列中每一帧构成画面的信息集，所述信息集包括对应一帧构成画面的信噪比、清晰度、RGB空间下各个像素点的颜色通道数值以及主要噪声类型的最大噪声幅值；
示例地，所述信息集包括对应一帧构成画面的信噪比、清晰度、RGB空间下各个像素点的颜色通道数值以及主要噪声类型的最大噪声幅值包括：RGB空间下各个像素点的颜色通道数值中每一个颜色通道数值的取值都在0-255之间；
状态判断机构，分别与所述逐帧采集机构以及所述信息解析机构连接，用于将所述画面帧序列中每一帧构成画面作为当前处理画面执行以下状态判断处理：基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面，计算所述当前处理画面与所述预测画面的偏差以获得参考偏差数值，在所述参考偏差数值小于等于设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为可预测画面，在所述参考偏差数值大于所述设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为不可预测画面；
编码处理器件，设置在压缩编码端，与所述状态判断机构连接，用于对所述画面帧序列进行均匀帧数间隔的多个画面的抽取，以获得多个抽取画面帧，在某一个抽取画面帧对应的标记为可预测画面时，不对所述某一个抽取画面帧进行编码处理；
其中，所述编码处理器件还用于在某一个抽取画面帧对应的标记为不可预测画面时，对所述某一个抽取画面帧进行编码处理；
其中，对所述画面帧序列进行均匀帧数间隔的多个画面的抽取，以获得多个抽取画面帧，在某一个抽取画面帧对应的标记为可预测画面时，不对所述某一个抽取画面帧进行编码处理包括：所述均匀帧数与所述设定数量二者取值相等；
其中，所述编码处理器件还用于对所述画面帧序列进行均匀帧数间隔的多个画面的抽取后剩余的每一个画面进行编码处理；
其中，在某一个抽取画面帧对应的标记为可预测画面时，不对所述某一个抽取画面帧进行编码处理包括：对所述某一个抽取画面帧之前的单个画面帧进行后续帧预测编码的标记，并将后续帧预测编码的标记与所述某一个抽取画面帧一并传输到压缩解码端。
实施例2
图2为根据本发明次要实施方案示出的动态压缩编码计算机算法操作系统的结构方框图。
图2中的动态压缩编码计算机算法操作系统相比较于图1还可以包括：
解码处理器件，用于接收所述编码处理器件对原始视频文件进行编码后的数据，并基于各个帧的标记对接收到的数据进行解码处理；
示例地，所述解码处理器件内置数据接收单元、数据解码单元以及微控制器，所述微控制器分别与所述数据接收单元以及所述数据解码单元连接。
实施例3
图3为根据本发明再次要实施方案示出的动态压缩编码计算机算法操作系统的结构方框图。
图3中的动态压缩编码计算机算法操作系统相比较于图1还可以包括：
阈值存储器件，与所述状态判断机构连接，用于预先存储所述设定偏差阈值并将所述设定偏差阈值发送给所述状态判断机构。
接着，继续对本发明的动态压缩编码计算机算法操作系统的具体结构进行进一步的说明。
在根据本发明任一实施方案的动态压缩编码计算机算法操作系统中：
基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面，计算所述当前处理画面与所述预测画面的偏差以获得参考偏差数值，在所述参考偏差数值小于等于设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为可预测画面包括：所述设定数量的取值与所述原始视频文件的分辨率单调正向关联；
其中，基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面，计算所述当前处理画面与所述预测画面的偏差以获得参考偏差数值，在所述参考偏差数值小于等于设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为可预测画面包括：采用深度神经网络模型以基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面；
其中，采用深度神经网络模型以基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面包括：所述深度神经网络模型为学习后的深度神经网络。
在根据本发明任一实施方案的动态压缩编码计算机算法操作系统中：
所述信息集包括对应一帧构成画面的信噪比、清晰度、RGB空间下各个像素点的颜色通道数值以及主要噪声类型的最大噪声幅值包括：RGB空间下每一个像素点的颜色通道数值包括对应像素点的R通道数值、G通道数值和B通道数值。
以及在根据本发明任一实施方案的动态压缩编码计算机算法操作系统中：
基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面，计算所述当前处理画面与所述预测画面的偏差以获得参考偏差数值，在所述参考偏差数值小于等于设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为可预测画面包括：计算在每一个画面位置所述当前处理画面与所述预测画面分别对应的两个像素点的像素值差值的绝对值，以获得每一个画面位置的参考像素值差值；
其中，基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面，计算所述当前处理画面与所述预测画面的偏差以获得参考偏差数值，在所述参考偏差数值小于等于设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为可预测画面包括：将各个画面位置分别对应的各个参考像素值差值进行累计，将累计值作为所述参考偏差数值，在所述参考偏差数值小于等于设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为可预测画面。
另外，在所述动态压缩编码计算机算法操作系统中，采用深度神经网络模型以基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面包括：将所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集作为所述深度神经网络模型的输入内容并执行所述深度神经网络模型以获得所述深度神经网络模型输出的所述当前处理画面对应的预测画面。
虽然已参考示范性实施方案特别地显示和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行各种形式和细节上的变化。
Claims (10)
1.一种动态压缩编码计算机算法操作系统，其特征在于，所述系统包括：
逐帧采集机构，设置在压缩编码端，用于接收原始视频文件分别对应的各帧构成画面，并对所述各种构成画面进行时间顺序上的先后排序，以获得对应的画面帧序列；
信息解析机构，与所述逐帧采集机构连接，用于获取所述画面帧序列中每一帧构成画面的信息集，所述信息集包括对应一帧构成画面的信噪比、清晰度、RGB空间下各个像素点的颜色通道数值以及主要噪声类型的最大噪声幅值；
状态判断机构，分别与所述逐帧采集机构以及所述信息解析机构连接，用于将所述画面帧序列中每一帧构成画面作为当前处理画面执行以下状态判断处理：基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面，计算所述当前处理画面与所述预测画面的偏差以获得参考偏差数值，在所述参考偏差数值小于等于设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为可预测画面，在所述参考偏差数值大于所述设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为不可预测画面；
编码处理器件，设置在压缩编码端，与所述状态判断机构连接，用于对所述画面帧序列进行均匀帧数间隔的多个画面的抽取，以获得多个抽取画面帧，在某一个抽取画面帧对应的标记为可预测画面时，不对所述某一个抽取画面帧进行编码处理；
其中，所述编码处理器件还用于在某一个抽取画面帧对应的标记为不可预测画面时，对所述某一个抽取画面帧进行编码处理；
其中，对所述画面帧序列进行均匀帧数间隔的多个画面的抽取，以获得多个抽取画面帧，在某一个抽取画面帧对应的标记为可预测画面时，不对所述某一个抽取画面帧进行编码处理包括：所述均匀帧数与所述设定数量二者取值相等。
2.如权利要求1所述的动态压缩编码计算机算法操作系统，其特征在于：
所述编码处理器件还用于对所述画面帧序列进行均匀帧数间隔的多个画面的抽取后剩余的每一个画面进行编码处理；
其中，在某一个抽取画面帧对应的标记为可预测画面时，不对所述某一个抽取画面帧进行编码处理包括：对所述某一个抽取画面帧之前的单个画面帧进行后续帧预测编码的标记，并将后续帧预测编码的标记与所述某一个抽取画面帧一并传输到压缩解码端。
3.如权利要求2所述的动态压缩编码计算机算法操作系统，其特征在于，所述系统还包括：
解码处理器件，用于接收所述编码处理器件对原始视频文件进行编码后的数据，并基于各个帧的标记对接收到的数据进行解码处理。
4.如权利要求2所述的动态压缩编码计算机算法操作系统，其特征在于，所述系统还包括：
阈值存储器件，与所述状态判断机构连接，用于预先存储所述设定偏差阈值并将所述设定偏差阈值发送给所述状态判断机构。
5.如权利要求2-4任一所述的动态压缩编码计算机算法操作系统，其特征在于：
基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面，计算所述当前处理画面与所述预测画面的偏差以获得参考偏差数值，在所述参考偏差数值小于等于设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为可预测画面包括：所述设定数量的取值与所述原始视频文件的分辨率单调正向关联。
6.如权利要求5所述的动态压缩编码计算机算法操作系统，其特征在于：
基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面，计算所述当前处理画面与所述预测画面的偏差以获得参考偏差数值，在所述参考偏差数值小于等于设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为可预测画面包括：采用深度神经网络模型以基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面。
7.如权利要求6所述的动态压缩编码计算机算法操作系统，其特征在于：
采用深度神经网络模型以基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面包括：所述深度神经网络模型为学习后的深度神经网络。
8.如权利要求2-4任一所述的动态压缩编码计算机算法操作系统，其特征在于：
所述信息集包括对应一帧构成画面的信噪比、清晰度、RGB空间下各个像素点的颜色通道数值以及主要噪声类型的最大噪声幅值包括：RGB空间下每一个像素点的颜色通道数值包括对应像素点的R通道数值、G通道数值和B通道数值。
9.如权利要求2-4任一所述的动态压缩编码计算机算法操作系统，其特征在于：
基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面，计算所述当前处理画面与所述预测画面的偏差以获得参考偏差数值，在所述参考偏差数值小于等于设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为可预测画面包括：计算在每一个画面位置所述当前处理画面与所述预测画面分别对应的两个像素点的像素值差值的绝对值，以获得每一个画面位置的参考像素值差值。
10.如权利要求9所述的动态压缩编码计算机算法操作系统，其特征在于：
基于所述画面帧序列中在当前处理画面之前设定数量的多个当前处理画面分别对应的多个信息集智能解析所述当前处理画面对应的预测画面，计算所述当前处理画面与所述预测画面的偏差以获得参考偏差数值，在所述参考偏差数值小于等于设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为可预测画面包括：将各个画面位置分别对应的各个参考像素值差值进行累计，将累计值作为所述参考偏差数值，在所述参考偏差数值小于等于设定偏差阈值时，将所述当前处理画面标记为可预测画面。
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