自己做的编解码算法。
一、差分编码
1、图像源分类
原始图像序列分别标识为关键帧(Fkey)和参考帧(Frefer)。示例为每隔15帧标识为关键帧。将一帧关键帧与相连15帧参考帧编码存储为一个DIFF文件。
2、分块操作
将关键帧与参考帧中每帧图像分块为pixelBlockSize(8)* pixelBlockSize(8)。
3、计算差值图像
在当前的一个16帧图像序列中：Fkey；Frefer1；Frefer2；Frefer3；Frefer4；Frefer5；Frefer6；Frefer7；Frefer8；Frefer9；Frefer10；Frefer11；Frefer12；Frefer13；Frefer14；Frefer15。计算差值图像得到关键帧与差分序列：Fkey；Fdiff1；Fdiff2；Fdiff3；Fdiff4；Fdiff5；Fdiff6；Fdiff7；Fdiff8；Fdiff9；Fdiff10；Fdiff11；Fdiff12；Fdiff13；Fdiff14；Fdiff15。其中Fdiff1 = Frefer1 – Fkey；Fdiff1 = Frefer2 – Frefer1；依此类推得出差分序列。同时差值图像由所有差值像素块组成。
(1)标记图像像素块Mask
计算出一个图像像素块标记Mask，相同Mask[blockIndex] = 0,不同Mask[blockIndex] = 1；设置了一个容差(tolerance = 10)。
int BlockOffset = 0;
for(int i = 0; i < pixelBlockSize; i++)
{
for(int j = 0; j < pixelBlockSize*3; j++)
{
BlockOffset = i*pixelBlockSize*3 + j;
//该像素块中任意像素的任意RGB通道的对应差值diff>容差torlerance则块不同。
if( abs(preBlockData[BlockOffset] - nextBlockData[BlockOffset]) > 10)
{
Mask = 1;
}
else
{
Mask = 0;
}
}
}差值图像像素块组成：块索引(UINT16);pixelBlockSize(8)* pixelBlockSize(8)*3个uchar结构块；不定长的short结构块。块索引标记以行储存方式的该块索引坐标。
(2)计算像素块数据DIFF存储结构
uchar结构和short结构计算如下。
int shortOffset = 0
int blockOffset = 0;
if(Mask[index])
{
for(int i = 0; i < pixelBlockSize; i++)
{
for(int j = 0; j < pixelBlockSize*3; j++)
{
//差值diff在[-127,127]之间则diff +=128转换为uchar类型存储在相应的uchar 块结构中，若diff < -127或者diff > 127则将其存储在后面的short块结构中，同 时uchar结构块的相应位置标记为0
if( abs(nextBlockData[blockOffset] - preBlockData[blockOffset]) <= 127)
{
uchar[blockOffset] = nextBlockData[blockOffset] -
preBlockData[blockOffset] + 128;
}
else
{
uchar[blockOffset] =0;
short[shortOffset] = nextBlockData[blockOffset] -
preBlockData[blockOffset];
shortOffset++;
}
}
}
}4、写DIFF文件头
typedef unsigned short UINT16;
struct ImgDifferCodeHeader
{
char migc[4]; ///<DIFF
UINT16 width; ///<图像宽
UINT16 height; ///<图像高
uchar bitCount; ///<像素位数，8-灰度图；24-真彩色;32-RGBA图像
uchar pixelBlockSize; ///<分块大小
UINT16 pixelBlockDataSize; ///<块像素字节大小
uchar pixleBlockCoordinateIndexSize; ///<块索引坐标字节大小
UINT16 imgDataBegin; ///<0xD8FF表示图像数据段开始
UINT16 imgDataEnd; ///<0xD9ff表示图像数据段结束
};5、写DIFF中关键帧数据
写入一个图像开始标识：0xD8FF；写入一个uchar类型的图像类型表示1，表示为关键帧。将图像所有pixelBlockSize(8)* pixelBlockSize(8)个像素块写入DIFF中，改图像为3通道，即每个块存储为 8* 8*3个uchar类型，每个像素的通道顺序为BGR。块存储顺序为行存储格式。最后写入图像结束标识：0xD9FF。
6、写DIFF中参考帧数据
写入一个图像开始标识：0xD8FF；写入一个uchar类型的图像类型表示0，表示为参考帧。写步骤3中计算出的标识为差异块的3个组成部分：索引，8*8*3个的uchar结构块，不定长的short结构块。继续写入下一个差异像素块，依此写完所有差异块，最后写入最后写入图像结束标识：0xD9FF。写完所有的参考帧，1个关键帧和15个参考帧存成一个DIFF文件。
7、根据上述方法将所有图像序列写成DIFF文件，完成差分编码工作。
二、差分解码
以解码一个DIFF文件为例进行说明。
下面首先给出一个解码流程图：
1. 打开DIFF文件
一个DIFF文件存有一个文件头、一帧关键帧数据、N帧参考帧数据(N可设)。其中每一帧图像还有附加信息参考前面差分编码中的5、6条所述。每次打开一个DIFF文件。
2. 读取DIFF文件头
打开DIFF文件之后，首先读取文件头信息。根据读出的信息分配几块缓存：
（1）存放关键帧数据的缓存，大小：width*height*3；乘3代表3通道
（2）存放恢复的参考帧数据的缓存，大小：width*height*3；
（3）存放差值数据块的缓存，大小：pixelBlockSize* pixelBlockSize*3。
3. 读取图像开始标志0xD8FF
4. 读取帧信息标志
1）关键帧：一次读取pixelBlockSize*3大小的数据存入关键帧缓存对应
原图像行储存的位置直到读完所有关键帧数据。因为在写入
数据时为以后压缩方便数据按块存储，这里恢复时需要转换
成原来的行储存。
2）参考帧：
（1）读取像素块索引。
（2）读取一个像素块，大小为pixelBlockSize* pixelBlockSize*3的差值。
（3）解码。
short diffR, diffG, diffB;
short keyR, keyG, keyB;
int lineOffset，RGBAOffset；
for (int i=0; i<pixelBlockSize; i++)
{
RGBAOffset = 0;
for (int j=0; j<pixelBlockSize*3; j+=3)
{
diffB = blockPixelDataRGB[i*pixelBlockSize*3+j];
//若在该位置读取的uchar差值为0，则表示该位置对应的差值超过范围
-127~+127，需要在紧接该像素块后的位置读取存放为short型的差值
if (diffB == 0)
{
fread(&diffValueFromShort, sizeof(short), 1, m_globalFP);
}
//否则，恢复该差值，计算差值时用uchar型存放+128，恢复时减去
else
{
diffB -= 128;
}
//G、R通道类似
......
//恢复原图像R、G、B值
keyB =参考帧缓存[dataOffset+lineOffset+RGBAOffset] + diffB;
keyG =参考帧缓存[dataOffset+lineOffset+RGBAOffset+1] + diffG;
keyR =参考帧缓存[dataOffset+lineOffset+RGBAOffset+2] + diffR;
//比较计算时设有容差，因此恢复计算会有误差，造成超出范围，要做限制
if (keyB > 255)
{
参考帧缓存[dataOffset+lineOffset+RGBAOffset] = 255;
}
else if (keyB < 0)
{
参考帧缓存[dataOffset+lineOffset+RGBAOffset] = 0;
}
else
{
参考帧缓存[dataOffset+lineOffset+RGBAOffset] =keyB;
}
//G、R通道类似
......
RGBAOffset += 4;
}
lineOffset += width * 4;
}5. 读取图像开始标志0xD9FF
若还未到文件末尾，则转向步骤3继续解码直到读完一个DIFF文件。
