专利名称：具差异判断的连续影像压缩方法
技术领域：
本发明关于一种具差异判断的连续影像压缩方法，尤指一种可应用于影像式数字监控、道路车辆监控、门禁出入口监控、家庭或其它公共场所需要以网际网络联机进行数字视讯串流的程序或系统，或者是需要以数字视讯串流进行实时监看或录像的环境和场合。
背景技术：
目前应用于影像式数字监控的视讯串流多以动态JPEG(motion JPEG)或是MPEG算法进行视讯编码和压缩；使用动态JPEG影像编码的好处在于具有无延迟特性，而且连续两个画面间不需要作相关性的运算，算法复杂性较低，进行编码时在硬件效能上的需求较低，因为是针对每个画面进行独立编码的特性，如果有连续几张画面内容相同时，相同的资料就会重复产出或传送；MPEG编码在压缩连续相同的画面时，解决了资料累赘的问题，MPEG在编码中除了对单一画面编码外，亦会进行与邻近画面间相关性的运算，如果与邻近画面内容中有相同或相似的部分，就会产生移动向量(motion vector)和代表差异性的少量资料来节省资料量，但是连续画面间移动向量的运算使得MPEG算法较为复杂，进行编码时需要有较高的硬件效能要求，而且MPEG编码以画面群(GOP，group of pictures)为单位，画面群中的画面数会影响到画面延迟时间的长短。
发明内容
本发明的目的即在于提供一种低效能需求且低资料量的具差异判断的连续影像压缩方法，是应用于影像式数字监控、道路车辆监控、门禁出入口监控、家庭或其它公共场所需要以网际网络联机进行数字视讯串流的程序或系统，作为数字监控和视讯串流机制，并减少网际网络数据传输量和增进视讯画面的流畅度。
本发明具差异判断的连续影像压缩方法，以JPEG编码法为基础，但是在编码前画面Fi先与前一张画面Fi-1内容进行差异比对，然后只对画面中差异性较大的部分进行编码，执行的方法为当画面Fi要进行JPEG编码前，首先被切割成不重叠的以8×8像素为单位的区块，此时每个区块各自与前一张画面Fi-1的相同位置区块作差异比对，如果这两个区块的相似度低于临界值，就视为在这个8×8的区块中前后两张画面产生了差异性，所以就保留画面Fi中的这个区块进行后续编码；如果这两个区块的相似度高于一临界值，就视为在这个8×8的区块中前后两张画面是相同或相似的，此时就不保留画面Fi中这个区块的内容，而不保留的区块为了在JPEG编码中取得较大的压缩率，所以将这个区块中的所有内容都设定为固定数值0或255；将画面Fi进行上述差异性比对后得到差异画面ΔFi，然后将画面ΔFi进行JPEG编码；在画面Fi中没有保留的区块部分，为了能对连续画面中亮度细微的变化作出反应，所以对画面Fi计算出平均亮度值Mi，对前一张画面Fi-1计算出平均亮度值Mi-1，然后将Mi减去Mi-1得到亮度变化值ΔMi，在画面中因差异性不大而未更新的区块，只需要加上亮度变化值ΔMi更新而成为新的画面即可。
当接收端收到编码数据后即进行译码，在所解出来的差异画面ΔFi中，如果在8×8区块中内容全部为0，就必须先取得前一张画面Fi-1相同位置的区块内容，加上亮度变化值ΔMi后得到新的画面区块，然后再继续译码流程；如果在8×8区块中有不为0的值，就代表该区块为完整的画面，可直接替换成为新的画面。
发明所提供的具差异判断的连续影像压缩方法，与现有相互比较时，更具有下列的优点一、编码端使用JPEG算法编码压缩，因算法复杂性较MPEG算法低，进行编码时在硬件效能的需求上较低，且无延迟特性，符合大部分数字影像监控系统实际的所需。
二、在画面进行编码前先比较前后两张画面的差异性并剔除相似性高的部分，可加强JPEG编码的压缩率节省资料量。
三、当连续两张画面的同一区块内容相同或相似时，只需透过亮度变化值修正区块中的亮度变化，既可对连续画面中亮度细微的变化作出反应，亦可以节省传送或储存的资料量。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明具差异判断的连续影像压缩方法的编码端运作流程实施例；图2为该具差异判断的连续影像压缩方法的译码端运作流程实施例。
具体实施例方式
如图1所示，本发明所提供的具差异判断的连续影像压缩方法编码端运作流程实施例，画面Fi首先被切割成不重叠的8×8像素的区块，每个区块各自与前一张画面Fi-1的相同位置区块作差异比对，如果这两个区块的相似度低于临界值，就视为在这个8×8的区块中前后两张画面产生了差异性，所以就保留这个区块进行后续编码(差异画面ΔFi中左上角灰色部分)，其中上述临界值可使用一个固定数值或是一个可随机变动的数值，其中可变动数值的临界值是透过各区块间所取得的影像相关数值交互计算而得；如果这两个区块的相似度高于一临界值，就视为在这个8×8的区块中前后两张画面是相同或相似的，此时就不保留画面Fi中这个区块的内容(差异画面ΔFi中右上角小方块部分)，而不保留的区块为了在JPEG编码中取得较大的压缩率，所以将这个区块中的所有内容都设定为0(或其它固定数值)；将画面Fi进行上述差异性比对后得到差异画面ΔFi，然后将画面ΔFi进行JPEG编码；在画面Fi中没有保留的区块部分，为了能对连续画面中亮度细微的变化作出反应，所以对画面Fi计算出平均亮度值Mi，对前一张画面Fi-1计算出平均亮度值Mi-1，然后将Mi减去Mi-1得到亮度变化值ΔMi；得到ΔFi和ΔMi后，即可合并成编码后的数据。
如图2所示，本发明所提供的具差异判断的连续影像压缩方法译码端运作流程实施例，译码端收到编码数据后即进行译码，译码后可得到差异画面ΔFi和亮度变化值ΔMi，将差异画面ΔFi分割成不重叠的8×8像素的区块后，如果在8×8区块中内容全部为0(差异画面ΔFi中右上角小方块部分)，就必须先取得前一张画面Fi-1相同位置的区块内容(前一张画面Fi-1中右上角小方块部分)，加上亮度变化值ΔMi后得到新的画面区块(画面Fi中右上角小方块部分)；如果在8×8区块中有不为0的值(差异画面ΔFi中左上角灰色部分)，就代表该区块为完整的画面，可直接替换成为新的画面(画面Fi中左上角灰色部分)。
权利要求
1.一种具差异判断的连续影像压缩方法，其特征在于该方法在画面进行JPEG编码前先将画面Fi切割成不重叠的8×8像素的区块，每个区块各自与前一张画面Fi-1所切割成不重叠8×8像素区块的相同位置区块作差异比对，并依照画面间差异性判断的结果，当在所解出来的差异画面ΔFi中，如果在8×8区块中内容全部为0，就必须先取得前一张画面Fi-1相同位置的区块内容，加上亮度变化值ΔMi后得到新的画面区块，然后再继续译码流程。
2.如如权利要求1所述的具差异判断的连续影像压缩方法，其特征在于其中当8×8区块中有不为0的值，就代表该区块为完整的画面，可直接替换成为新的画面。
3.如权利要求1所述的具差异判断的连续影像压缩方法，其特征在于其中当画面Fi首先被切割成不重叠的8×8像素的区块各自与前一张画面Fi-1的相同位置区块差异比对的相似度低于临界值时，就视为在这个8×8的区块中前后两张画面产生了差异性，所以就保留画面Fi中的这个区块进行后续编码。
4.如权利要求1所述的具差异判断的连续影像压缩方法，其特征在于其中当画面Fi首先被切割成不重叠的8×8像素的区块各自与前一张画面Fi-1的相同位置区块差异比对的相似度高于一临界值时，就视为在这个8×8的区块中前后两张画面是相同或相似的，此时就不保留画面Fi中这个区块的内容。
5.如权利要求3或4所述的具差异判断的连续影像压缩方法，其特征在于其中该临界值是一个固定数值或是一个可随机变动的数值。
6.如权利要求4所述的具差异判断的连续影像压缩方法，其特征在于其中在不保留的区块中为了在JPEG编码中取得较大的压缩率，所以将这个区块中的所有内容都设定为固定数值0或255。
7.如权利要求4所述的具差异判断的连续影像压缩方法，其特征在于其中没有保留的区块部分，为了能对连续画面中亮度细微的变化作出反应，所以对画面Fi计算出平均亮度值Mi，对前一张画面Fi-1计算出平均亮度值Mi-1，然后将Mi减去Mi-1得到亮度变化值ΔMi，在画面中因差异性不大而未更新的区块，只需要加上亮度变化值ΔMi更新而成为新的画面即可。
全文摘要
一种具差异判断的连续影像压缩方法，利用压缩前画面间差异性判断的结果，来决定下一张画面压缩的内容；在画面进行JPEG编码前先作画面间差异性的判断，并可依照画面间差异性判断的结果，决定是否要输出画面中高相似性的部分，并配合JPEG编码法的特性，以节省编码时产生的资料量，可应用在使用视讯串流或需要对一连串的画面进行压缩编码的监控系统中，节省传输或储存的资料量并达到最大的效能。
文档编号H04N7/26GK1710960SQ200510085650
公开日2005年12月21日 申请日期2005年7月21日 优先权日2005年7月21日
发明者吴坤荣, 陈俊文 申请人:中华电信股份有限公司