参考帧数据压缩方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及图像处理领域，公开了一种参考帧数据压缩方法及其装置。本发明专利技术的压缩方法包括以下步骤：将参考帧分割为多个预定大小的数据块；对每一个数据块，分别计算应用各种候选的预测模式时的压缩率，并选择压缩率最高的预测模式对该数据块进行压缩；其中，各候选的预测模式只使用本数据块中的各像素点进行块内预测，各候选的预测模式分别将数据块分割为多个组，每个组包括多个像素点，各候选的预测模式中包括组内像素点按45度或135度方向分布的预测模式。本发明专利技术可选择出对应最高压缩率的预测模式对数据块进行单独压缩，从而有效提高参考帧的压缩率和压缩成功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理领域，特别涉及参考帧数据压缩技术。
技术介绍
随着视频编码标准的不断发展，各类编码标准，例如H.264(一种视频编解码器标准)、H.265(一种视频编码标准)、VP9(一种视频压缩标准)等，所支持的编码图片尺寸越来越大，高清编码、4K编码已成为家常便饭。图片尺寸的变大直接导致参考帧数据的大幅度增加，编码器芯片的读写带宽也跟随着增加，在一些带宽紧张的编码器系统中，读写带宽对编码器的性能将产生直接影响。目前，参考帧压缩方法可以简单地分为两类：一类是有损压缩，一类是无损压缩。相对于无损压缩，有损压缩有更好的压缩率，但是这会降低编码图像的质量，为此大多数编码器采用的是无损压缩或者有损和无损压缩相结合的方法。但是，目前的压缩方法依然存在压缩率低、编码不灵活、运输复杂度高，编码复杂等问题，为此开发一种压缩率高的参考帧压缩方法对编码器来说至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种参考帧数据压缩方法及其装置，可选择出对应最高压缩率的预测模式对数据块进行单独压缩，从而有效提高参考帧的压缩率和压缩成功率。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式公开了一种参考帧数据压缩方法，包括以下步骤：将参考帧分割为多个预定大小的数据块；对每一个数据块，分别计算应用各种候选的预测模式时的压缩率，并选择压缩率最高的预测模式对该数据块进行进行压缩；其中，各候选的预测模式只使用本数据块中的各像素点进行块内预测，各候选的预测模式分别将数据块分割为多个组，每个组包括多个像素点，各候选的预测模式中包括组内像素点按45度或135度方向分布的预测模式。本专利技术的实施方式还公开了一种参考帧数据压缩装置，包括：分割单元，用于将参考帧分割为多个预定大小的数据块；压缩单元，用于对每一个数据块，分别计算应用各种候选的预测模式时的压缩率，并选择压缩率最高的预测模式对该数据块进行进行压缩；其中，各候选的预测模式只使用本数据块中的各像素点进行块内预测，各候选的预测模式分别将数据块分割为多个组，每个组包括多个像素点，各候选的预测模式中包括组内像素点按45度或135度方向分布的预测模式。本专利技术实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：通过单独计算参考帧的各数据块在不同预测模式下的压缩率，可选择出对应最高压缩率的预测模式对数据块进行单独压缩，从而有效提高参考帧的压缩率和压缩成功率。进一步地，可减少解压缩的运算路径，从而减小解压缩引擎的压力，以8x8的数据块为例，从坐标为(0，0)的初始预测像素至坐标为(7，7)的像素需要经过14级的加法器，对压缩引擎的要求较高，而当初始预测像素的坐标改为(3，3)/(3，4)/(4，3)/(4，4)时，最长路径从(3，3)到(7，7)只需经过8级加法器，这对优化电路时序和安排流水都非常有帮助。附图说明图1是本专利技术第一实施方式中一种参考帧数据压缩方法的流程示意图；图2a和2b是本专利技术第一实施方式中一种预测模式下数据块的分组示意图；图3a和3b是本专利技术第一实施方式中一种预测模式下数据块的分组示意图；图4a和4b是本专利技术第一实施方式中一种预测模式下数据块的分组示意图；图5a和5b是本专利技术第一实施方式中一种预测模式下数据块的分组示意图；图6是本专利技术第三实施方式中一种参考帧数据压缩装置的结构示意图。具体实施方式在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步地详细描述。本专利技术第一实施方式涉及一种参考帧数据压缩方法。图1是该参考帧数据压缩方法的流程示意图。具体地说，如图1所示，该参考帧数据压缩方法包括以下步骤：在步骤101中，将参考帧分割为多个预定大小的数据块。此后进入步骤102，对每一个数据块，分别计算应用各种候选的预测模式时的压缩率，并选择压缩率最高的预测模式对该数据块进行进行压缩。其中，各候选的预测模式只使用本数据块中的各像素点进行块内预测，各候选的预测模式分别将数据块分割为多个组，每个组包括多个像素点，各候选的预测模式中包括组内像素点按45度或135度方向分布的预测模式。此后，结束本流程。此外，在一优选例中，在步骤102中，数据块被预测模式分割的多个组包括：一组由135度对角线上的像素组成的第一类组和至少两组组内的像素沿45度方向分布于135度对角线两侧的第二类组，且第一类组中的像素数目为第二类组中像素数目的二分之一。或者一组由45度对角线上的像素组成的第一类组和至少两组组内的像素沿135度方向分布于45度对角线两侧的第二类组，且第一类组中的像素数目为第二类组中像素数目的二分之一。具体地，如图2a和2b所示，以8×8的数据块为例，图2a示出的数据块的第一类组由135度对角线上的像素组成，其中初始预测像素(黑色)为对角线上第四个像素，其将第一类组分成两个第一类子组，四组第二类组沿45度方向分布，分别被135度对角线上的像素分成共8个第二类子组(需要说明的是，在本专利技术附图中，颜色相同的像素组成一组)。图2b示出的数据块的第一类组由45度对角线上的像素组成，其中，初始预测像素为对角线上第四个像素，其将第一类组分成两个第一类子组，四组第二类组沿135度方向分布，分别被45度对角线上的像素分成共8个第二类子组。此外，在另一优选例中，各候选的预测模式中还包括第一旋转预测模式，数据块被第一旋转预测模式分割的多个组包括：一组由该数据块中心两行中的一行上的像素组成的第一类组和至少两组由该数据块的相邻两列像素组成的第二类组。其中，该预测模式的初始预测像素位于第一类组所在的行，第一类组被初始预测像素分成两个第一类子组，两个第一类子组的预测方向相反，每个第二类组被第一类组所在的行分成两个第二类子组，同属一个第二类组的两个第二类子组的预测方向相互垂直，且子组间的预测方向沿顺时针或逆时针旋转变化。具体地，如图3a所示，以8×8的数据块为例，图3a示出的数据块的第一类组由第四行上的7个像素组成，初始预测像素坐标为(4,4)，即第四行第四列，将第一类组分成两组第一类子组，其中组a1的预测方向向左，a2的预测方向向右。数据块相邻列组成第二类组，其中第1列和第2列组成的第二类组被分成b1和b2两个第二类子组，预测方向分别为向上和向左，依次类推，预测方向以a1→b1+c1→d1+e1→a2→d2+e2→c2+b2的顺序沿顺时针旋转变化。此外，可以理解，在本专利技术的其他实施方式中，被第一旋转预测模式分组后的数据块中各组的预测方向也可以与图3a中的不同，例如，预测方向以a1→b1+c1→d1→e1→a2→d2→e2→c2→b2的顺序沿顺时针或逆时针旋转变化，等等。此外，在另一优选例中，各候选的预测模式中包括第二旋转预测模式，数据块被第二旋转预测模式分割的多个组包括：一组由该数据块中心两列中的一列上的像素组成的第一类组和至少两组由该数据块的相邻两行像素组成的第二类组。其中，该预测模式的初始预测像素位于第一类组所在的列，第一类组被初始预测像素分成两个第一类子组，两个第一类子组的预测方向相反，每个第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种参考帧数据压缩方法，其特征在于，包括以下步骤：将参考帧分割为多个预定大小的数据块；对每一个数据块，分别计算应用各种候选的预测模式时的压缩率，并选择压缩率最高的预测模式对该数据块进行压缩；其中，各候选的预测模式只使用本数据块中的各像素点进行块内预测，各候选的预测模式分别将数据块分割为多个组，每个组包括多个像素点，各候选的预测模式中包括组内像素点按45度或135度方向分布的预测模式。

【技术特征摘要】
1.一种参考帧数据压缩方法，其特征在于，包括以下步骤：将参考帧分割为多个预定大小的数据块；对每一个数据块，分别计算应用各种候选的预测模式时的压缩率，并选择压缩率最高的预测模式对该数据块进行压缩；其中，各候选的预测模式只使用本数据块中的各像素点进行块内预测，各候选的预测模式分别将数据块分割为多个组，每个组包括多个像素点，各候选的预测模式中包括组内像素点按45度或135度方向分布的预测模式。2.根据权利要求1所述的参考帧数据压缩方法，其特征在于，所述数据块被所述预测模式分割的多个组包括：一组由135度对角线上的像素组成的第一类组和至少两组组内的像素沿45度方向分布于135度对角线两侧的第二类组，且第一类组中的像素数目为第二类组中像素数目的二分之一；或者一组由45度对角线上的像素组成的第一类组和至少两组组内的像素沿135度方向分布于45度对角线两侧的第二类组，且第一类组中的像素数目为第二类组中像素数目的二分之一。3.根据权利要求1所述的参考帧数据压缩方法，其特征在于，各候选的预测模式中包括第一旋转预测模式，所述数据块被第一旋转预测模式分割的多个组包括：一组由该数据块中心两行中的一行上的像素组成的第一类组和至少两组由该数据块的相邻两列像素组成的第二类组；其中，该预测模式的初始预测像素位于第一类组所在的行，第一类组被初始预测像素分成两个第一类子组，所述两个第一类子组的预测方向相反，每个第二类组被第一类组所在的行分成两个第二类子组，同属一个第二类组的两个第二类子组的预测方向相
\t互垂直，且所述子组间的预测方向沿顺时针或逆时针旋转变化。4.根据权利要求1所述的参考帧数据压缩方法，其特征在于，各候选的预测模式中包括第二旋转预测模式，所述数据块被第二旋转预测模式分割的多个组包括：一组由该数据块中心两列中的一列上的像素组成的第一类组和至少两组由该数据块的相邻两行像素组成的第二类组；其中，该预测模式的初始预测像素位于第一类组所在的列，第一类组被初始预测像素分成两个第一类子组，所述两个第一类子组的预测方向相反，每个第二类组被第一类组所在的列分成两个第二类子组，同属一个第二类组的两个第二类子组的预测方向相互垂直，且所述子组间的预测方向沿顺时针或逆时针旋转变化。5.根据权利要求1所述的参考帧数据压缩方法，其特征在于，所述\对每一个数据块，分别计算应用各种候选的预测模式时的压缩率\的步骤包括以下子步骤：根据当前预测模式计算数据块中每个像素的预测值和真实值之间的差值；根据数据块被分割成的每个组中绝对值最大的所述差值确定相应组像素的编码模式；计算采用各组确定的相应编码模式对各组进行编码所需的比特数，并基于计算所得的所述比特数确定数据块在当前预测模式下的压缩率。6.根据权利要求5所述的参考帧数据压缩方法，其特征在于，在所述根据数据块被分割成的每个组中绝对值最大的所述差值确定相应组像素的编码模式的子步骤中，如果差值绝对值中的最大值小于等于64，则对该最大值所对应的组进行编码时，采用的编码模式的二进制补码位数小于等于7，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，诸悦，陈晓春，章旭东，钱学锋，徐宁，
申请(专利权)人：杭州海康威视数字技术股份有限公司，上海富瀚微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33