[发明专利]一种低延时有损图像编码器和解码器

说明书

本发明公开了一种低延时有损图像编码器和解码器。该编码器包括编码预测模块、k阶哥伦布编码模块、编码码率控制模块和编码重构模块。本发明在满足压缩比时，对残差进行哥伦布编码，不损失任何精度，在检测到不满足目标压缩比时，开启精度损失，舍弃余数的编码，降低编码bit数，并在编码过程中自适应调节k阶哥伦布编码的编码系数，达到对于小系数用较小的编码系数，对于大系数，用于较大的编码系数，优化编码bit数的同时，降低精度损失的程度；为人眼更敏感的分量提供更多的bit数，在压缩比和图像质量之间取得平衡。在满足按照行精确控制压缩比的同时，提供了按照帧控制压缩比的选项，在满足压缩比的同时提供更高的图像质量。

技术领域

本发明涉及图像编解码技术领域，具体涉及一种低延时有损图像编码器和解码器。

背景技术

随着互联网多媒体及人工智能等信息技术的发展，图像和视频作为信息传播的载体或者处理的对象需要消耗大量的存储和传输开销。为了降低芯片中的片上存储成本，通常将图像或视频存储在片外存储器如DDR中。但频繁在芯片间读写内容却带来了巨大的带宽和功耗开销，为了降低存储空间和传输带宽消耗，需要对图像进行压缩后再存储和传输。

现在广泛应用的图像和视频压缩标准或算法（例如JPEG、JPEG200、H264和H265等）虽然压缩效率高，但是算法复杂，包括预测、变换、量化以及熵编码等过程。同时，这类标准的实现需要非常大的行buffer或者帧buffer，实现开销极高。而且由于算法的限制，导致编解码的延迟也非常可观，不适合在实时性要求较高的场景下应用。

针对显示或传输应用场景下的压缩算法（例如DSC和VDC-M等）虽然算法得到适度简化，计算及存储开销降低，但复杂的预测模式以及码率控制算法依然给芯片设计带来困难。并且以上压缩算法的码率控制均无法以行为单位控制压缩比。在某些特殊的应用场景，如视频拼接、截取等会有对内容进行局部访问的需求，连续的码率控制算法也无法满足独立访问的需求。

现有技术存在以下缺点：

1、计算复杂，延迟高：需要计算像素的失真以及压缩后码率，然而遍历所有QP并计算每种可能的失真及码率，计算量极大，计算延迟也非常可观，理论上可以计算出最优结果，但可实现性太差。因此，在实现时，均需要优化算法，降低计算量，但同时也损失了精度，无法达到最优的结果。

2、 码率控制后需要额外的量化过程对预测残差进行量化，进行精度损失。

3、 对于某些标准（例如H264和H265等）码率控制的结果，需要编码到码流中，占用了一部分压缩比。

4、码率控制算法很难按照行精确控制压缩比，并且由于码率控制的连续性，相邻两行具有相关性，无法提供单独访问某一行的能力。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种低延时有损图像编码器和解码器。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种低延时有损图像编码器，包括：

编码预测模块，用以接收由图像数据中的每行像素分组获得的若干组待预测像素，每组待预测像素包括n个连续原始像素O，所述编码预测模块根据已重构像素对每一原始像素O进行预测，以生成编码预测像素P´，并计算获得编码预测残差res，其中，，并将所述编码预测像素P´和编码预测残差res分别发出；

k阶哥伦布编码模块，用以接收编码预测模块发送的编码预测残差res，并根据预测残差res编码生成压缩码流，同时得到重构残差R_rec´、编码bit数和重构编码系数code_value_rec´，并将所述压缩码流、重构残差R_rec´、编码bit数和重构编码系数code_value_rec´分别发出；