基于编码压缩的图像编解码系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于编码压缩的图像编解码系统，包括：图像采集模块，用于采集和传输图像数据；图像编码模块，用于利用基于内容的编码单元快速划分方法对接收的图像数据进行图像编码，生成压缩码流数据并将数据传输；图像解码模块，用于将接收的压缩码流数据存储，并对压缩码流数据进行图像解压进行解压缩获得解压图像及显示。所述图像编码模块利用基于内容的编码单元快速划分方法包括：根据图像的纹理特性和帧内编码所消耗的编码比特量建立编码单元划分规则。本发明专利技术采用的压缩技术及优化，使得编码时间减少，编码效率提高，有效降低了帧内编码单元划分的时间复杂度。

【技术实现步骤摘要】
基于编码压缩的图像编解码系统
本专利技术属于图像视频传输与处理的
，涉及一种基于编码压缩的图像编解码系统。
技术介绍
经过三十多年的不断研究发展，视频编码压缩技术不断推陈出新。从第一代的H.261/H.263、MPEG-1/MPEG-2/MPEG-4标准，到后来的第二代编码标准H.264/AVC，再到目前最新的第三代视频编码标准HEVC。每一代都在上一代的基础上不断发展，编码效率不断提高。1990年，国际电信联盟远程通信标准化组织(ITUTelecommunicationStandardizationSector，ITU-T)制定了H.261标准。该标准主要用于可视电话、视频会议。其支持在信道上的传输速率为p×64kbit/s(其中p取1～30)。该传输速率有效覆盖了整个综合业务数字网(IntegratedServicesDigitalNetwork，ISDN)的基群信道速率，为各种国际间视频通信业务的开展提供了有力保证。随着视频间通信业务的不断开展，ITU-T在原有标准的基础上又推出了应用于低比特率通信视频编码的H.263标准。H.263标准可以实现公用电话交换网(PublicSwitchedTelephoneNetwork，PSTN)内的多媒体通信。为了支持更多更为复杂的网络通信环境，ITU-T又相继制定和发布了H.263+和H.263++标准。1988年国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization，ISO)成立了运动图像专家组(MovingPictureExpertsGroup，MPEG)，旨在努力制定针对于运动视频图像的编码压缩标准。并在1992年11月推出了MPEG-1标准。MPEG-1标准可以支持1.5～2Mbit/s的传输码率。1994年11月，运动图像专家组又推出了MPEG-2标准，MPEG-2标准支持4～9Mbit/s的传输码率。该标准主要应用于高清晰度电视和标准数字电视画面图像的压缩。MPEG-1和MPEG-2标准的出现，也催生了VCD、DVD等数字媒体产业的产生和发展。1999年1月运动图像专家组又相继推出了MPEG-4标准。MPEG-4压缩编码标准主要用于超低比特率编码。MPEG-4标准相比于采用传统编码技术的MPEG-1和MPEG-2率先采用了基于对象的视频图像编码技术。HEVC相比于H.264/AVC虽然获得了编码效率上的极大提升，但也同时引入了极高的编码复杂度。编码复杂度的提高往往会不利于视频的实时编码传输和硬件实现。因此如何有效降低HEVC编码复杂度亦成为了学术界和工业界研究的热点。对于如何有效降低HEVC编码复杂度的研究，目前主要集中在帧内编码复杂度和帧间编码复杂度两个方面，而对于帧内编码复杂度的研究主要集中在两个方向，一个是帧内编码单元(CU)的划分，另一个则是帧内预测单元(PU)的模式选择。对于帧内编码单元的划分HEVC标准提案中采用的是基于率失真优化的自底向上四叉树剪裁算法。这种CU划分方法能够保证较高的编码单元的划分精度，但也同时存在着较高的时间复杂度。为此Shen等提出了一种基于贝叶斯决策方法来判断是否对一个编码单元继续进行划分的，该方法在保证划分精度的同时有效减少了编码单元的划分复杂度。Shen和Yu则提出了一种基于机器学习方法的帧内编码单元快速划分算法。Huang等则提出了一种快速自底向上的四叉树裁剪算法。Zhang等则提出了一种基于信息熵的编码单元快速划分方案，该方案根据视频图像的信息熵进行编码单元的划分判断，从而代替标准中现有方案，从而有效减少了帧内编码单元划分的时间复杂度。对于帧内预测单元的模式选择，新一代视频编码标准HEVC则采用了粗略模式选择加最有可能模式的方法，该方法相比于计算全率失真代价的方法能够在一定程度上有效降低了复杂度，但时间复杂度依然较高。为了进一步有效降低帧内预测模式选择的复杂度，DaSilva提出了一种基于图像边缘信息的帧内快速模式选择方法。Jiang等则提出了一种基于图像梯度信息的帧内快速模式选择的方法，但这种方法的缺点在于梯度信息的计算较为复杂耗时。Wang和Siu则提出了一种自适应的模式跳过方法，用以减少帧内候选模式，从而降低帧内模式选择的复杂度。Zhao等则提出了一种利用当前相邻已编码块的模式预测当前预测编码块模式的方法，该方法亦有效降低了帧内模式选择的时间复杂度。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题是现有图像编解码方法中无法有效地降低编码时间复杂度的的问题。用于解决课题的技术手段是提出一种基于编码压缩的图像编解码系统，包括：图像采集模块，用于采集和传输图像数据；图像编码模块，用于利用基于内容的编码单元快速划分方法对接收的图像数据进行图像编码，生成压缩码流数据并将数据传输；图像解码模块，用于将接收的压缩码流数据存储，并对压缩码流数据进行图像解压进行解压缩获得解压图像及显示。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述图像编码模块利用基于内容的编码单元快速划分方法包括：根据图像的纹理特性和帧内编码所消耗的编码比特量建立编码单元划分规则。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述编码单元划分规则包含将每一帧图像将会分割成互不重叠的最大编码单元。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述编码单元划分规则中采用基于率失真优化的四叉树剪裁算法将每一帧图像将会分割成互不重叠的最大编码单元。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述图像编码模块包括输入图像缓冲区、图像编码单元和输出码流缓冲区。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述图像采集模块采用CMOS摄像头。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述图像编码模块采用i.MX6芯片。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述图像编码模块通过以太网将数据传输。专利技术效果为，本专利技术采用上述技术方案，能产生如下技术效果：本专利技术提供的基于编码压缩的图像编解码系统，在图像编码端，采用最新的压缩技术HEVC，并且进行了一系列的优化，使得编码时间减少，编码效率提高。本文利用图像的纹理特性并结合帧内编码所消耗的编码比特信息设计帧内编码单元划分算法，提出了一种基于图像内容的帧内编码单元的快速划分算法。该算法有效降低了帧内编码单元划分的时间复杂度。并且，本发针对数据链领域甚低码率图像传输产品的目标图像特点，硬件平台低功耗、高可靠性的要求，开展基于图像内容的特定图像编码算法设计与优化，基于i.MX6的图像编解码系统，在对相同图像源压缩，重建图像达到同等质量的条件下，相对于现有H.264编码标准，在同等条件下，编码效率提升20％，重建图像质量提高1～2dB；针对数据链领域甚低码率图像传输产品的目标图像特点，硬件平台低功耗、小型化、高可靠性的要求，开展图像编解码软件设计与工程实现，同步考虑主控、图像、通信高集成度要求。附图说明图1为本专利技术基于编码压缩的图像编解码系统的原理示意图。图2为本专利技术中图像编码模块的结构示意图。图3为本专利技术中图像编码的流程示意图。图4为本专利技术图像编码中基于四叉树的编码单元划分的原理示意图。图5为本专利技术图像编码中满四叉树结构示意图。图6为本专利技术中图像解码的流程示意图。具体实施方式以下，基于附图针对本专利技术进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于编码压缩的图像编解码系统,其特征在于，包括：图像采集模块，用于采集和传输图像数据；图像编码模块，用于利用基于内容的编码单元快速划分方法对接收的图像数据进行图像编码，生成压缩码流数据并将数据传输；图像解码模块，用于将接收的压缩码流数据存储，并对压缩码流数据进行图像解压进行解压缩获得解压图像及显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于编码压缩的图像编解码系统,其特征在于，包括：图像采集模块，用于采集和传输图像数据；图像编码模块，用于利用基于内容的编码单元快速划分方法对接收的图像数据进行图像编码，生成压缩码流数据并将数据传输；图像解码模块，用于将接收的压缩码流数据存储，并对压缩码流数据进行图像解压进行解压缩获得解压图像及显示。2.根据权利要求1所述的基于编码压缩的图像编解码系统，其特征在于：所述图像编码模块利用基于内容的编码单元快速划分方法包括：根据图像的纹理特性和帧内编码所消耗的编码比特量建立编码单元划分规则。3.根据权利要求2所述的基于编码压缩的图像编解码系统，其特征在于：所述编码单元划分规则包含将每一帧图像将会分割成互不重叠的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王婷婷，雷丹丹，王婷，杨红乔，菅立龙，
申请(专利权)人：北京卫星信息工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11