一种屏幕内容视频的压缩方法技术

本发明专利技术涉及一种屏幕内容视频的压缩方法，属于图像处理的技术领域，主要在现有的HEVC编码器上进行改进，解决了其基于哈希的帧间预测未能为当前编码块匹配相似图像块作为参考块以及编码过程中对图像块哈希值重复计算的问题。包括计算当前编码帧中所有图像块的哈希值；为当前帧生成哈希图；依据哈希图生成当前编码帧的哈希表；接下来对当前编码帧中的所有编码块执行以下步骤：从哈希图获取当前编码块的哈希值；在参考块中匹配到当前编码块的参考块；由HEVC完成当前编码块的编码。改进后的编码器在LD配置文件下的编码时间为原编码器的104％，平均BD码率增益为1.5％，在LD配置文件下的编码时间为原编码器的101％，平均BD码率增益为0.94％。

【技术实现步骤摘要】
一种屏幕内容视频的压缩方法
本专利技术属于图像处理的
，具体地涉及一种屏幕内容视频的压缩方法。
技术介绍
当前最新的国际标准为2013年制定的高效视频编码标准H.265/HEVC。HEVC-SCC的编码框架中，每个输入图像被划分为几个非重叠的编码树单元(CodingTreeUnit,CTU),每个CTU被分割成编码单元(CodingUnit,CU),使用四叉树结构递归,直到达到最小尺寸。每个CU进一步拆分为预测单元(PredictionUnit,PU),其大小范围从32x32到4x4。然后将PU进一步分解为变换单元(TransformUnit,tu)。采用速率失真优化(Rate-DistortionOptimization，RDO)来选择每个CU、PU和TU的最佳编码模式。视频编码联合协作小组(JointCollaborativeTeamonVideoCoding,jct-vc)于2014年推出了屏幕内容编码(ScreenContentCoding，SCC)扩展的标准化,该标准是最新的高效视频编码标准。屏幕内容视频与传统的由相机拍摄的自然图像内容相比，需求文档定义的三种屏幕内容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种屏幕内容视频的压缩方法,基于HEVC框架，对其中基于哈希的帧间预测进行了改进，其特征在于，包括以下步骤：(1)编码器在获取当前编码帧后，计算当前编码帧中每个图像块的两个哈希值，即循环冗余校验码和局部敏感哈希值，其中循环冗余校验码用来在参考帧中匹配与当前编码块相同的图像块；其中局部敏感哈希值用来在参考帧中匹配与当前编码块相似的图像块；(2)根据(1)中生成的哈希值为当前编码帧生成哈希图，图中每个坐标存储当前编码帧中以该坐标为左上角的所有图像块的哈希值；(3)根据(2)中生成的哈希图为当前编码帧生成哈希表；(4)按照当前编码块的尺寸和在当前编码帧中的坐标，从(2)中生成的哈希图获取当前编码...

【技术特征摘要】
1.一种屏幕内容视频的压缩方法,基于HEVC框架，对其中基于哈希的帧间预测进行了改进，其特征在于，包括以下步骤：(1)编码器在获取当前编码帧后，计算当前编码帧中每个图像块的两个哈希值，即循环冗余校验码和局部敏感哈希值，其中循环冗余校验码用来在参考帧中匹配与当前编码块相同的图像块；其中局部敏感哈希值用来在参考帧中匹配与当前编码块相似的图像块；(2)根据(1)中生成的哈希值为当前编码帧生成哈希图，图中每个坐标存储当前编码帧中以该坐标为左上角的所有图像块的哈希值；(3)根据(2)中生成的哈希图为当前编码帧生成哈希表；(4)按照当前编码块的尺寸和在当前编码帧中的坐标，从(2)中生成的哈希图获取当前编码块的哈希值；(5)在参考帧中为当前编码块匹配参考块；(6)HEVC将步骤(5)在参考帧中为当前编码块匹配到的参考块作为当前编码块在参考帧中的运动估计结果，并根据这个结果完成当前编码块后续的编码过程。2.根据权利要求1所述的屏幕内容视频的压缩方法，其特征在于，所述步骤(1)中：所述的图像块为任意位置的尺寸为8*8,16*16,32*32和64*64的像素块；所述的循环冗余校验码是由HEVC编码器的循环冗余校验码函数生成的，是一个40位二进制数。所述的局部敏感哈希值Hash由16位二进制数Hfp和Hlp组成，即Hash＝(Hfp＜＜16)+Hlp其中Hfp由两个八位二进制数r和c构成，即Hfp＝(r＜＜8)+c其中，r中第j位二进制数字的计算方式用公式(1)表示表示异或操作，c中第i位二进制数字的计算方式用公式(2)表示其中表示异或操作。L为二值化矩阵，具体计算方法如下：首先，提取图像块的亮度分量，即Y分量，并将得到的亮度分量矩阵均匀下采样至8*8尺寸，即得到一个8*8的整数矩阵B；接下来，计算B中所有数值的平均值Ave，比较矩阵B中每个数值与Ave的大小，如果B中坐标为(i,j)的数值大于Ave，则L矩阵中坐标为(i,j)的值被设定为1；否则，L矩阵中坐标为(i,j)的值被设定为0，i,j为1到8的整数；Hlp是一个16位二进制数，其计算方法具体如下：首先，将L逐行扫描到一个64维的向量中；接下来，定义一个哈希函数的族：即从高斯分布中选择16个64维随机向量其中1≤i≤16.最后，利用每个随机向量得到Hlp的第i个二进制位用公式(4)表示其中表示向量与向量点乘。3.根据权利要求1所述的屏幕内容视频的压缩方法，其特征在于，所述步骤(2)中：所述的图像块为任意位置的尺寸为8*8,16*16,32*32和64*64的像素块。所述的当前编码帧的哈希图是一个矩阵，其中所述矩阵的宽度与当前编码帧的水平像素数相等，矩阵的高度与当前编码帧的垂直像素数相等；所述矩阵中的每个位置，存储以该位置坐标为左上角的图像块的哈希值，即循环冗余校验码和局部敏感哈希值。4.根据权利要求1所述的屏幕内容视频的压缩方法，其特征在于，所述步骤(3)中：所述哈希表共分两个：第一个用来储存当前编码帧中所有图像块位置及其循环冗余校验码，第二个用来储存当前编码帧中所有图像块位置及其局部敏感哈希值。两个哈希表结构相同，首先每个哈希表中都包含218个记录，每个记录中又存储一个单向链表；所述的第一个哈希表的生成方法如下：首先得到这个图像块的左上角像素在当前编码帧中的坐标；接下来，在哈希图中按照图像块的坐标和尺寸找到这个图像块的循环冗余校验码；接下来，根据图像块的尺寸决定图像块的尺寸码，所述尺寸码是一个2位二进制数，当图像块尺寸为8*8时，它的尺寸码是00；当图像块尺寸为16*16时，它的尺寸码是01；当图像块尺寸为32*32时，它的尺寸码是10；当图像块尺寸为64*64时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：施云惠，王元嵩，丁文鹏，尹宝才，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11