[发明专利]基于高效视频编码标准的离散余弦变换实现方法

说明书

一种基于高效视频编码标准的离散余弦变换实现方法，具体实现步骤如下：(1)获得图像残差像素；(2)读取残差像素矩阵；(3)读取任意一行像素值；(4)32点蝶形变换；(5)16点蝶形变换；(6)8点蝶形变换；(7)4点离散余弦变换；(8)调整像素值顺序；(9)判断是否最后一行；(10)二维离散余弦变换；(11)判断是否最后一个矩阵；(12)输出码流。本发明能够有效克服现有技术中离散余弦变换实现方法硬件开销较大的问题，减小了编码过程中的硬件开销，使得图像能够得到很好的压缩。

技术领域

本发明属于图像编码技术领域，更进一步涉及图像压缩技术领域中的一种基于高效视频编码标准的离散余弦变换实现方法。本发明可用于网络图像处理、卫星图像传输等领域中图像视频的压缩编码。

背景技术

作为新一代的视频编码标准，高效视频编码标准主要针对高清和超高清分辨率视频的压缩进行了改进，相比于之前的H.264/AVC标准，在相同压缩效果的情况下，码流大小仅为前者的一半。高效视频编码标准分为帧内编码和帧间编码两部分，对于帧内编码，它采用的是离散余弦变换来实现视频像素的压缩处理，使图像能量在空间域的分散分布转换为在变换域的相对集中分布，以达到去除空间冗余的目的。由于离散余弦变换计算复杂，在硬件实现过程中需要使用大量的乘法器进行运算，并且需要存储一维变换与二维变换之间的处理结果，因此一般的离散余弦变换方法需要消耗大量的硬件资源，同时增加了编码器运行的硬件功耗。

目前已经有多种离散余弦变换硬件设计结构被提出，例如目前使用很广泛的基于复用结构的方法，此方法利用了离散余弦变换系数矩阵可分解的特点，使得较大尺寸的变换结构可以利用较小尺寸的变换结构来实现，因此节省了单独实现较小尺寸变换结构的硬件开销，但是仍然需要很多的乘法计算，关键路径较长，严重限制了编码器的工作频率，并不能达到对高清超高清视频压缩处理的吞吐率要求。

北京君正集成电路股份有限公司在其申请的专利文献“一种HEVC标准中视频编解码变换方法及装置”(专利申请号：CN 201510226992.4，公开号：CN 106210715A)中构建了一种利用蝶形变换结构实现的DCT变换方法，该方法以蝶形变换原理为基础，使用复用较小尺寸DCT变换结构的方法，实现更大尺寸的DCT变换，此方法节省了所复用较小尺寸变换结构的硬件开销，且可以实现不同尺寸的离散余弦变换，但是该方法仍然存在的不足是：蝶形变换过程中的计算仍然使用乘法器来实现，导致硬件实现开销较大。

复旦大学在其申请的专利文献“一种适用于HEVC标准的基于脏位的两级DCT系数存储方法”(专利申请号：CN 201510787966.9，公开号：CN 105430419A)中公开了一种改进两级DCT系数的存储方法。该方法首先将DCT系数分为符号位、高位数据和低位数据三个部分，然后采用随机存取存储器SRAM作为存储层次中的第一级，再使用寄存器存储层次中的第二级，该方法通过层次化的存储策略减少硬件代价。但是，该方法仍然存在的不足之处是：二级数据的高位数据使用寄存器进行存储，导致此部分的硬件开销比较大。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出了一种基于高效视频编码标准的离散余弦变换实现方法，采用复用结构、加法位移代替乘法器以及使用随机存取存储器SRAM存储中间数据的方法来减小硬件开销，解决了编码器硬件功耗较大的问题，并提高了编码器的工作频率。

本发明实现的具体步骤如下：

(1)获得待编码图像的残差像素：

按照高效视频编码标准，对输入的一帧待编码图像，进行粗选和预测，得到残差像素；

(2)读取残差像素矩阵：

从待编码图像的残差像素中任意读取一个32×32大小残差像素矩阵；

(3)从残差像素矩阵中任意读取一行全部像素值；

(4)获得32点蝶形变换的处理数据：