[发明专利]智能实时图像压缩算法及装置

说明书

智能实时图像压缩算法及装置，算法分预编码和本算法充分利用编码前的参数信息以及I帧图像复杂度的特征量分析，精确预测初始量化参数的值，从而提高了整个图像的编码效率和视频质量。本发明直接将前端采集到的数据保留1080P每秒25帧4‑8Mps码流的视频格式在保证图像质量的同时压缩至原有数据流的1/10‑‑2/10，降低传输带宽需求，消除卡顿，降低后方服务器存储压力。

技术领域

本发明创造涉及一种智能实时图像压缩算法及装置，属于图像压缩领域。

背景技术

H.264是一种编码标准，以相对于过去的编码标准比较，H.264具有高压缩高质量和支持多种网络的流媒体传输著称，在编码方面H.264是参照一段时间内图像的统计结果表明，在相邻几幅图像画面中，一般有差别的像素只有10％以内的点，亮度差值变化不超过2％，而色度差值的变化只有1％以内。所以对于一段变化不大图像画面，可以先编码出一个完整的图像帧A，随后的B帧就不编码全部图像，只写入与A帧的差别，这样B帧的大小就只有完整帧的1/10或更小。B帧之后的C帧如果变化不大，可以继续以参考B的方式编码C帧，这样循环下去。这段图像称为一个序列(序列就是有相同特点的一段数据)，当某个图像与之前的图像变化很大，无法参考前面的帧来生成，那我们就结束上一个序列，开始下一段序列，也就是对这个图像生成一个完整帧A1，随后的图像就参考A1生成，只写入与A1的差别内容。

H264采用的核心算法是帧内压缩和帧间压缩。帧内(Intraframe)压缩也称为空间压缩(Spatial compression)。当压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息，这实际上与静态图像压缩类似。帧内一般采用有损压缩算法，由于帧内压缩是编码一个完整的图像，所以可以独立的解码、显示。帧内压缩一般达不到很高的压缩。

帧间(Interframe)压缩的原理是：相邻几帧的数据有很大的相关性，或者说前后两帧信息变化很小的特点。也即连续的视频其相邻帧之间具有冗余信息，根据这一特性，压缩相邻帧之间的冗余量就可以进一步提高压缩量，减小压缩比。帧间压缩也称为时间压缩(Temporal compression)，它通过比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩。帧间压缩一般是无损的。帧差值(Frame differencing)算法是一种典型的时间压缩法，它通过比较本帧与相邻帧之间的差异，仅记录本帧与其相邻帧的差值。

现有技术的缺点是H.264的图像质量在同等分辨率下主要的因素在于码流大小的差异，码流大则图像质量清晰压缩比小，占用储存小，码流小则图像质量差压缩比大，占用储存大，目前H.264在1080P每秒25帧4-8Mps码流为标准1080P格式采集，所需占用带宽及存储巨大，运营商专线网络租赁费昂贵，且因网络繁忙时无法达到数据流对网络的需求，时常出现图像卡顿，监控中心无法实时调取。查看的问题，后方服务器存储压力巨大，增加储存并随之带来更大的硬件投入和用电需求。在H.264标准下如想减少对带宽和储存的需求可以以降低码流来解决，但随之而来的问题是由于码流的降低，图像质量会大幅下降，以至于无法满足目前的使用需求。

发明内容

针对以上问题，本发明创造提出一种智能实时图像压缩算法及装置，将前端采集到的数据保留1080P每秒25帧4-8Mps码流的视频格式在保证图像质量的同时压缩至原有数据流的1/10--2/10，降低传输带宽需求，消除卡顿，降低后方服务器存储压力。解决了现有技术中存在的传送压力大，加大带宽费用高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明创造采用的技术方案为：智能实时图像压缩算法，其特征在于，其步骤为：

1)预编码阶段：首先从编码参数中获得信道可用的参数信息，在编码视频序列时，初始量化参数没有其他帧的编码信息参考，需要根据编码前的参数信息进行预测；每个像素点的比特数决定于信道可用带宽、帧率以及编码图像的大小：