[发明专利]一种高效的多维视频流编解码方法

说明书

技术领域：

本发明涉及多维视频流的压缩方法，主要应用于彩色运动图像序列。

背景技术：

随着人类进入数字视频时代，NGN，3G及3G演进和NGBW等对视频、多媒体业务与网络应用的飞速发展需求，作为视频业务及存储应用核心技术的高效率视频数据压缩编码技术，愈来愈引起人们的关注与兴趣，制定越来越高效的标准。目前视频产业可以选择的信源编码标准主要有：MPEG-2、MEPG-4AVC(简称AVC，也称JVT)、H.264、AVS等。从制定者分，前三个标准是由MPEG专家组完成的，第四个是由我国自主制定的。

MPEG-2

MPEG-2标准(ISO/IEC 13818)于1994年发布，它是针对标准数字电视和高清晰度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定。MPEG-2可提供的传输率为3~10Mbps。

MPEG-2标准向下兼容MPEG-1，它在MPEG-1的基础上做了两个重要的扩展：

(1)支持电视的隔行扫描，专门设置了“按帧编码”和“按场编码”两种模式，分别采用逐行分块和隔行分块的方式进行DCT编码。在运动补偿中添加了场间预测和双基预测等模式，以改进对运动较快的物体预测的准确性和提高压缩比。

(2)引入了“可分级性”概念，以空间和时间可分级以及信噪比可分级为基础，实现分级压缩编码，并且能实现对较低清晰度图像的向下兼容。

H.264标准

ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(活动图像编码专家组)的联合视频组(JVT：Joint Video Team)开发的新一代视频编码标准，ITU-T将其命名为H.264，ISO将其命名为MPEG-4的Part-10。H.264的结构与H.263类似，但是增加了很多新的编码技术，如帧内预测、可变大小块的帧间预测，多预测参考帧，1/4像素(亮度信号)和1/8像素(色度信号)精度的运动估计，4×4的整数变换，去除方块效应滤波器，统一的变长编码UVLC(Universal VLC)，基于上h文的变长编码CAVLC(Context Adaptive VLC)和基于上下文的自适应二进制算术编码CABAL(Context Adaptive Binary ArithmeticCoding)等。这些技术的采用使得H.264的压缩效率比之前的压缩标准有了明显的提高。

AVS标准

AVS标准是《数字音视频编解码技术标准》系列标准的简称，包括系统、视频、音频、数字版权管理等四个主要技术标准和一致性测试等支撑标准。与其他类似标准相比，AVS有两大优势：基于自主技术和部分开放技术构建的开放标准，妥善解决专利许可问题。

AVS视频当中具有特征性的核心技术包括：8×8整数变换、量化、帧内预测、1/4精度像素插值、特殊的帧间预测运动补偿、二维熵编码、环路滤波等。

由于目前的国际标准以及其它非标准压缩方法都将彩色图像按“场”、“帧”单独处理，对运动图像而言，还需增加“运动补偿”等各种时空整合技术。

数字视频的关键问题是视频信号的编码技术。视频所包含的信息量是人类感知的所有信息中最大的，但用于表示视频的数据量也是非常大的，如果不进行压缩编码，其存储与网络传输都存在很大的问题。因此，视频压缩编码技术一直是相关领域的永久性研究热点。但是目前压缩性能已经达到瓶颈，即使信噪比要提高0.5dB都非常困难。迫切需要新的压缩编码技术的突破。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种高效的多维视频流编解码方法，在保证图像信号的高质量恢复的前提下，大大地提高了图像的压缩比。

本发明是通过如下步骤来完成对多维视频流信号进行压缩的：

数据提取步骤：对应彩色视频信号的亮度、色差信号提取，按照帧数据排列并存储。

分块步骤：根据输入信号，(一般为YUV格式)，分别对各个分量进行分块，在时间轴上，选择2^m帧数，m取正整数，组成一个立方体块，或者成为三维矩阵块。根据计算复杂度和方块效应及与现有标准的兼容，通常分为8×8×8的块。

矩阵变换步骤：运用多维矢量正交变换矩阵，对三维子矩阵进行多维矢量正交变换，计算出三维系数矩阵；

矢量量化步骤：对三维系数矩阵进行矢量量化，计算出矢量量化系统三维矩阵；

熵编码步骤：对矢量量化系数三维矩阵进行熵编码，得到数字彩色图像信号三维矩阵的变换压缩编码矩阵，完成对数字彩色图像信号的压缩。