[发明专利]一种基于对象的分形视频压缩与解压缩方法

摘要

本发明提出了一种基于对象的分形视频压缩与解压缩方法，该方法是基于视频内容，利用分形迭代原理进行视频编码的一种新型视频压缩编码方法。首先利用视频分割方法获得视频对象分割平面即Alpha平面，对起始帧采用块DCT变换编码，对非I帧进行块运动估计/补偿编码，首先计算与子块域和父块域相关子块的像素和与像素平方和，然后在前一帧搜索窗中利用全搜索方法寻找最相似的匹配块，最后利用Huffman编码方法压缩迭代函数系统系数。对应的解压缩过程为：对I帧采用反DCT变换的方式解码，对非I帧进行Huffman反编码获得迭代函数系统系数，然后进行基于宏块的解码，首先计算父块域相关子块的像素和与像素平方和，然后依次对当前帧中的每一个宏块进行解码。本方法引入了基于对象编码的方法并改进了传统分形视频压缩方法，不但大大提高了压缩比和峰值信噪比，而且提高了编码速度，进一步提高了分形视频压缩编码的性能，使其更加具有灵活性和实用性。

主权项

一种基于对象的分形视频压缩方法，其特征在于：用宏块划分规则替代传统的四叉树划分规则；简化了块的搜索策略和范围，极大的提高了计算速度；使用了H.264标准中的I帧方法；减少重复计算；提出了一种在分形视频压缩方法中的基于对象压缩的实现方法，所述在分形视频压缩方法中的基于对象压缩的实现方法可以对任意一个对象单独进行压缩编码，能极大的提高压缩比和压缩速度，降低比特率并节省数据传输时的带宽；该基于对象的分形视频压缩方法的具体步骤如下：步骤一：利用自动视频对象分割方法对视频序列进行自动分割，获取每一帧的视频对象分割平面即Alpha平面，根据得到的视频对象分割平面确定要编码的视频对象区域；把正在进行压缩的帧称为当前帧，把当前帧的已经编码并重建的前一帧称为参考帧；步骤二：若当前帧为I帧，则采用基于块DCT变换的I帧帧内图像压缩方法，对其进行单独编码和解码，解码之后的像素若属于Alpha平面中待编码的视频对象则保留该像素值，否则置零；转入步骤七；所述I帧为视频序列的起始帧或者视频序列中只进行帧内编码的图像帧；所述块DCT变换中的块采用固定大小模式；步骤三：若当前帧为非I帧，在进行块匹配之前，则首先对当前帧进行互不重叠的宏块划分，然后计算这些宏块及其经树状划分得到的小块的像素和与像素平方和，以及前一帧重建图像即参考帧中按照设定步长划分的所有宏块及其经树状划分得到的小块的像素和与像素平方和，以减少块匹配过程中的重复计算；转到步骤四，即从第一个宏块开始处理；所述宏块为将当前帧划分为固定大小的互不重叠的图像块；所述小块为将当前宏块进行树状划分得到的块；所述当前帧的所有块的集合称为子块域，所述前一帧的所有块的集合称为父块域；步骤四：对当前正在处理的图像块即当前块，利用Alpha平面判别该图像块的区域属性；如果该块不在当前编码的视频对象区域内，对该块不做处理；如果该块全部都在当前编码的视频对象区域内，转入步骤五；如果该块的部分像素在当前编码的视频对象区域内，部分像素不在当前编码的视频对象区域内，需要单独处理，转入步骤六；如果所有的宏块都已处理完毕，则转到步骤七；所述不在当前编码的视频对象区域内的块称为外部块，所述全部都在当前编码的视频对象区域内的块称为内部块，所述部分像素不在当前编码的视频对象区域内的块为边界块；步骤五：在父块域中的搜索窗口内首先对当前块进行块匹配，如果匹配误差RMS小于开始设定的阈值γ，保存当前的迭代函数系统系数即IFS系数，返回步骤四，进行下一宏块的匹配；否则，依次按照树状结构对该块进行划分，并对各个划分得到的小块分别计算匹配误差RMS，如果RMS小于设定阈值γ，停止划分并记录该小块IFS系数，返回步骤四，进行下一宏块的匹配；否则继续划分，直到将当前块划分为预先设定的最小块，记录IFS系数；返回步骤四，进行下一宏块的匹配；步骤六：该步骤单独处理边界块，当前帧的边界块只在父块中的属于边界块和内部块中搜索匹配，当前块和父块的像素选取准则是：在当前块中只计算位于当前编码的视频对象区域内的像素值，只在参考帧的相同视频对象区域内进行块匹配；对于父块中，如果与当前块的相对应位置的父块中的某一像素也属于该视频对象区域，则采用原像素值，否则，用其它属于该视频对象区域像素的平均值代替；按照所述当前块和父块的像素选取准则确定当前块和父块的像素值后，计算子块与父块的匹配误差RMS，如果RMS小于阈值γ，则保存当前所得系数，否则将当前的边界块划分为小块，对每个小块分别返回步骤四进行处理；步骤七：对所有IFS系数进行Huffman编码，降低IFS系数数据的统计冗余；判断当前帧是否为最后一帧，如果是最后一帧结束编码；否则，返回步骤二继续处理下一帧图像。