CN111757104B - 一种图像编码方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种图像编码方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种图像编码方法、装置、电子设备及存储介质,涉及图像处理的图像编码技术领域,包括:获取待处理图像;根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对所述待处理图像的原始图像块进行帧间预测;对各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理;其中,顺序在后的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理过程,复用顺序在前的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理数据;根据各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式;根据所述目标帧间预测模式对所述待处理图像进行编码处理。本申请实施例能够缩减HEVC编码过程中的运算量,从而提高HEVC的编码效率。

Description

一种图像编码方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请实施例涉及图像处理技术领域,具体涉及图像编码技术。
背景技术
HEVC(High Efficiency Video Coding,视频压缩标准)是新一代的视频编码压缩标准,与前一代H.264/AVC标准相比,在同等清晰度下,可以节省将近50%的码率。HEVC可以广泛应用于与视频压缩相关的领域,比如直播和点播等领域。
HEVC对图像的分割更细致,分割方向也更多,因此计算量非常大,帧间预测和编码部分占了整个计算量的90%左右,要想实现高压缩性能,必须对整个编码器进行优化。如何提高HEVC的编码效率,是人们研究的热点问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种图像编码方法、装置、电子设备及存储介质,以缩减HEVC编码过程中的运算量,从而提高HEVC的编码效率。
第一方面,本申请实施例提供了一种图像编码方法,应用于HEVC编码设备,包括:
获取待处理图像;
根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对所述待处理图像的原始图像块进行帧间预测;
对各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理;其中,顺序在后的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理过程,复用顺序在前的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理数据;
根据各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式;
根据所述目标帧间预测模式对所述待处理图像进行编码处理。
第二方面,本申请实施例提供了一种图像编码装置,配置于HEVC编码设备,包括:
待处理图像获取模块,用于获取待处理图像;
帧间预测模块,用于根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对所述待处理图像的原始图像块进行帧间预测;
转换处理模块,用于对各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理;其中,顺序在后的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理过程,复用顺序在前的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理数据;
目标帧间预测模式确定模块,用于根据各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式;
编码处理模块,用于根据所述目标帧间预测模式对所述待处理图像进行编码处理。
第三方面,本申请实施例提供了一种电子设备,包括:
至少一个处理器;以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行第一方面实施例所提供的图像编码方法。
第四方面,本申请实施例还提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质,所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面实施例所提供的图像编码方法。
本申请实施例通过根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对待处理图像的原始图像块进行帧间预测,对各预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理。在转换处理的过程中,顺序在后的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理过程,可以复用顺序在前的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理数据,以根据各预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式,并根据目标帧间预测模式对待处理图像进行编码处理,能够缩减HEVC编码过程中的运算量,从而提高HEVC的编码效率。
应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
附图用于更好地理解本方案,不构成对本申请的限定。其中:
图1是本申请实施例提供的一种HEVC对图像块进行编码处理的示意图;
图2是本申请实施例提供的一种图像编码方法的流程图;
图3是本申请实施例提供的一种图像编码方法的流程图;
图4是本申请实施例提供的一种图像编码装置的结构图;
图5是用来实现本申请实施例的图像编码方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明,其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解,应当将它们认为仅仅是示范性的。因此,本领域普通技术人员应当认识到,可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改,而不会背离本申请的范围和精神。同样,为了清楚和简明,以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
HEVC主要由预测、变换、量化、环路滤波及熵编码等主要技术组成。HEVC首次提出三个编码单元概念:编码单元(Coding Unit,CU),预测单元(Prediction Unit,PU),变换单元(Transform Unit,TU)。图1是本申请实施例提供的一种HEVC对图像块进行编码处理的示意图。如图1所示,HEVC对于CU创新性地了采用基于四叉树的块尺寸递归分割结构,最大尺寸可达64x64(单位为像素)。也即,HEVC支持CTU(Coding Tree Unit,编码树单元)大小从64x64到8x8,其中,每个大小的图像块代表了一个层次深度。HEVC的变换部分以TU为基础,可以支持从4x4到32x32的多种图像块大小的变换,可以更灵活地适应不同内容的视频,从而提高视频图像的压缩效率。一般地,一个完整的TU变换过程将会遍历可以支持的所有TU大小,也就是从32x32到4x4,这个过程也被称为四叉树残差变换(Residual Quad Tree,RQT)。TU按照从大到小,每次按4个等分的正方形对图像块进行***,然后每个TU都会进行类似RDO(率失真,也就是经历变换、量化、反量化、反变换及简化的熵编码等运算之后,计算出失真度的过程)的过程。如图1所示,利用x265作为HEVC编码器时,具体的TU计算过程采用递归调用的计算方式。首先计算完整的TU的率失真代价。然后,在图像块可进一步***的情况下,再次计算4个***块的TU的率失真代价。其中,一个***块可以对应一个TU。4个***块的TU的率失真代价计算完成后,可以计算4个***块的TU的率失真代价的和。以此类推,再次计算该4个***块的下一层4个***块的TU的率失真代价。也即,TU的计算过程为递归计算的过程,直至到达TU支持的最大层次深度,也即处理至4x4的图像块。在CU中,是按照四叉树的形式,将待处理图像***为4个正方形图像块,而4个图像块又分别可以进一步***为4个更小的图像块,这样,直到最底层的4x4大小的图像块***停止,每一个图像块可以分别对应一个CU或TU。
在上述流程中,TU的计算复杂度会很高。因此,基于HEVC的图像编码方法需要在RQT部分耗费巨大的运算量。当HEVC编码器的帧间预测模式包括两种模式时,如merge(运动合并技术)模式和后续的2Nx2N预测模式,两种预测模式中的残差部分都会涉及TU级的运算,两者的TU计算量非常大,导致整个编码流程耗时大幅增加,HEVC编码效率降低。
在一个示例中,图2是本申请实施例提供的一种图像编码方法的流程图,本实施例可适用于快速进行图像编码的情况,该方法可以由图像编码装置来执行,该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现,并一般可集成在电子设备中。该电子设备可以是HEVC编码设备,如计算机设备等,可以运行HEVC编码器。相应的,如图2所示,该方法包括如下操作:
S110、获取待处理图像。
在本申请实施例中,待处理图像可以是需要进行视频压缩处理的视频流中的其中一帧图像。可以理解的是,视频流可以包括多帧图像,在获取待处理图像时,可以通过当前CU按照视频流的播放顺序获取一帧图像作为待处理图像,并对待处理图像划分成若干个原始图像块,进而对原始图像块进行编码处理。当针对待处理图像编码完毕后,可以按顺序获取下一帧图像作为待处理图像,直到对视频流的所有帧图像编码完毕。
S120、根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对所述待处理图像的原始图像块进行帧间预测。
其中,预设帧间预测模式可以是帧间预测模式的一种,如merge模式、加权预测模式、2Nx2N模式、N*N模式或2N*nU模式等,本申请实施例并不对预设帧间预测模式的具体类型进行限定。原始图像块即为对待处理图像分割后形成的,未经任何处理的原始数据块。
相应的,在获取到待处理图像后,可以根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对待处理图像的原始图像块进行帧间预测。示例性的,根据第一个预设帧间预测模式对原始图像块完成帧间预测后,再利用第二个预设帧间预测模式对原始图像块完成帧间预测。也即,各预设帧间预测模式对原始图像块的帧间预测过程不是同步进行的。可以理解的是,可以通过PU根据确定的预设帧间预测模式进行帧间预测。
S130、对各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理;其中,顺序在后的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理过程,复用顺序在前的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理数据。
其中,帧间预测结果可以是根据预设帧间预测模式对原始图像块进行帧间预测得到的预测结果。转换处理也即利用TU进行变换和量化等转换处理。转换处理数据可以是TU对第一个预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理时生成的数据。
在本申请实施例中,当各PU根据对应的预设帧间预测模式对原始图像块完成帧间预测后,可以继续通过TU对各预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理。因为各预设帧间预测模式的运算具有先后顺序,在通过TU对第一个预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理时,生成的转换处理数据可以被后续的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理过程所复用。
也即,在本申请实施例中,对顺序在后的预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理时,无需按照常规的TU处理方式重新进行转换处理,而可以直接复用之前已经生成的转换处理数据。可以理解的是,数据的复用只是对数据的简单复制运算,不会产生复杂的运算过程,也不会占用过大的运算时间,因此可以大幅缩减TU处理过程的运算量和运算时间,从而从整体上提高HEVC的编码效率。
S140、根据各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式。
S150、根据所述目标帧间预测模式对所述待处理图像进行编码处理。
其中,目标帧间预测模式可以是各预设帧间预测模式中,预测效果最优的模式。
相应的,在对各预设帧间预测模式的帧间预测结果完成转换处理后,可以各转换处理结果对各预设帧间预测模式的预测效果进行评价,从而选择预测效果最优的预设帧间预测模式作为目标帧间预测模式。确定了目标帧间预测模式之后,即可根据目标帧间预测模式对待处理图像进行编码处理。
本申请实施例通过根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对待处理图像的原始图像块进行帧间预测,对各预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理。在转换处理的过程中,顺序在后的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理过程,可以复用顺序在前的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理数据,以根据各预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式,并根据目标帧间预测模式对待处理图像进行编码处理,能够缩减HEVC编码过程中的运算量,从而提高HEVC的编码效率。
在一个示例中,图3是本申请实施例提供的一种图像编码方法的流程图,本申请实施例在上述各实施例的技术方案的基础上,进行了优化改进,给出了帧间预测、转换处理、确定目标帧间预测模式以及编码处理的多种具体可选的实现方式。
如图3所示的一种图像编码方法,包括:
S210、获取待处理图像。
S220、通过当前CU根据第一预设帧间预测模式对所述原始图像块进行第一帧间预测,得到第一帧间预测值。
其中,当前CU也即当前对待处理图像的原始图像块进行编码处理的CU。可以理解的是,一个待处理图像可以对应多个CU进行编码处理,各CU的编码处理过程可以同步进行。第一预设帧间预测模式可以是第一个进行帧间预测的帧间预测模式。第一帧间预测也即第一预设帧间预测模式的帧间预测过程。第一帧间预测值可以是第一预设帧间预测模式预测完成后得到的帧间预测值。
可选的,可以通过当前CU根据第一预设帧间预测模式对原始图像块进行第一帧间预测,得到第一帧间预测值。示例性的,假设第一预设帧间预测模式为merge模式时,第一帧间预测值可以为merge预测得到的预测值。假设第一预设帧间预测模式为加权预测模式时,第一帧间预测值可以为加权预测预测得到的预测值。
S230、根据所述第一帧间预测值计算第一残差。
其中,第一残差可以是根据第一帧间预测值计算得到的残差。
相应的,在得到第一帧间预测值后,可以将第一帧间预测值与原始图像块对应的输入数据相减,得到第一残差。
S240、通过TU对第一预设帧间预测模式的第一帧间预测结果进行TU处理,得到第一转换处理结果,并存储第一转换处理数据。
其中,第一帧间预测结果可以是对第一帧间预测值计算得到的第一残差。TU处理也即DCT(Discrete Cosine Transform,离散余弦变换)和量化处理。第一转换处理结果可以是对第一残差进行TU处理得到的转换处理结果,也即第一残差系数。第一转换处理数据可以是在进行TU处理时生成的相关数据。在本申请的一个可选实施例中,第一转换处理数据可以包括转换标志和层次失真评价数据。其中,转换标志可以用于标识当前层次的TU是否可以继续进行下一层次的转换处理。示例性的,转换标识可以取值为0或1,0可以表示当前层次的TU可以继续进行下一层次的转换处理,1可以表示当前层次的TU无需继续进行下一层次的转换处理。层次失真评价数据可以用于评价单个层次进行TU处理后的失真效果。可选的,层次失真评价数据可以是当前层次的各个TU的率失真代价rdcost。通过记录每个TU处理的转换标志和层次失真评价数据,可以通过转换标志和层次失真评价数据两个因素综合考虑是否对转换处理数据进行复用。
可选的,在完成第一帧间预测得到第一残差后,可以通过TU对第一残差计算第一残差系数作为第一转换处理结果。同时,为了实现转换处理数据的复用功能,在对第一残差进行TU处理的过程中,可以存储转换标志和层次失真评价数据等第一转换处理数据。
在本申请的一个可选实施例中,所述第一转换处理数据可以包括多个处理层次的转换处理数据;所述存储第一转换处理数据,可以包括:确定所述TU的当前处理层次;在所述TU拒绝进行下一层次的转换处理的情况下,针对所述当前处理层次生成终止转换处理数据。
其中,当前处理层次可以是当前TU处理的层次深度。处理层次也即代表了TU的层次深度。可以理解的是TU的层次深度最大为3(也即第4层对应的层次深度的值),因此,当前处理层次的最大值也为3。终止转换处理数据可以用于表示当前处理层次是TU处理的最大层次。
在本申请实施例中,由于需要存储第一转换处理数据,因此在CU单元开始进行编码处理时,可以首先初始化用于存储各个处理层次的转换处理数据的数据结构。可选的,存储各个处理层次的转换处理数据的数据结构的结构类型可以根据实际需求设置,本申请实施例并不对数据结构的具体类型进行限定。相应的,在存储各个处理层次的转换处理数据时,可以首先确定TU的当前处理层次。可以理解的是,在TU对第一残差系数进行TU处理时,存储各个处理层次的转换处理数据的数据结构的状态都是初始化为空的状态。如果确定TU拒绝进行下一层次的转换处理,表明TU处理到当前处理层次后不再对图像块继续分割,则可以针对当前处理层次生成终止转换处理数据。如果确定TU需要进行下一层次的转换处理,表明TU处理到当前处理层次后需要对图像块继续分割,则可以针对当前处理层次生成中间转换处理数据。
示例性的,如果确定TU拒绝进行下一层次的转换处理,则终止转换处理数据可以为:将转换标识设置为1,同时记录当前处理层次的各个TU的rdcost。如果确定TU需要进行下一层次的转换处理,则中间转换处理数据可以为:将转换标识设置为0,同时记录当前处理层次的各个TU的rdcost。可选的,可以通过数据结构记录TU深度、TU索引号、转换标识和rdcost,作为当前处理层次的当前TU的转换处理数据。也即,每一个TU的转换处理数据都可以通过数据结构唯一标识,如通过TU深度和TU索引号可以组成TU的索引地址来确定相应位置的TU的转换处理数据。其中,TU深度可以标识当前处理层次对应的层次深度。TU索引号可以标识在当前处理层次中,TU的序号。
上述技术方案中,通过存储第一转换处理数据,可以利用存储的第一转换处理数据直接处理后续帧间预测模式的TU处理过程,从而缩减后续帧间预测模式的TU处理的运算量。
S250、通过所述当前CU根据第二预设帧间预测模式对所述原始图像块进行第二帧间预测,得到第二帧间预测值。
其中,第二预设帧间预测模式可以是第一帧间预测模式之后的其他帧间预测模式。第二预设帧间预测模式的数量至少为一个。第二帧间预测也即第二预设帧间预测模式的帧间预测过程。第二帧间预测值可以是第二预设帧间预测模式预测完成后得到的帧间预测值。
可选的,可以通过当前CU根据第二预设帧间预测模式对原始图像块进行第二帧间预测,得到第二帧间预测值。示例性的,假设第二预设帧间预测模式为merge模式时,第二帧间预测值可以为merge预测得到的预测值。假设第一预设帧间预测模式为2Nx2N模式模式时,第二帧间预测值可以为2Nx2N模式预测得到的预测值。需要说明的是,第一预设帧间预测模式与第二预设帧间预测模式不同。
S260、根据所述第二帧间预测值计算第二残差。
其中,第二残差可以是根据第二帧间预测值计算得到的残差。
相应的,在得到第二帧间预测值后,可以将第二帧间预测值与原始图像块对应的输入数据相减,得到第二残差。
S270、通过所述TU复用所述第一转换处理数据,对第二预设帧间预测模式的第二帧间预测结果进行TU处理,得到第二转换处理结果。
在本申请的一个可选实施例中,所述通过所述TU复用所述第一转换处理数据,可以包括:通过所述TU复用所述转换标志。
其中,第二帧间预测结果可以是对第二帧间预测值计算得到的第二残差。第二转换处理结果可以是对第二残差进行TU处理得到的转换处理结果,也即第二残差系数。第二转换处理数据可以是在进行TU处理时生成的相关数据。
可选的,在得到第一转换处理结果后,可以开始进行第二帧间预测,并在完成第而帧间预测得到第二残差后,可以通过TU对第二残差计算第二残差系数作为第二转换处理结果。需要说明的是,在对第二残差进行TU处理的过程中,可以复用第一转换处理数据中的转换标志,以节省对第二残差进行TU处理的运算量,从而提高HEVC的编码效率。
在本申请的一个可选实施例中,所述通过所述TU复用所述第一转换处理数据,对第二预设帧间预测模式的第二帧间预测结果进行TU处理,可以包括:根据所述TU的索引地址获取所述第一转换处理数据中相同处理位置的转换处理数据;在所述相同处理位置的转换处理数据满足数据复用条件的情况下,复用所述相同处理位置的转换处理数据。
其中,TU的索引地址可以包括TU深度和TU索引号。示例性的,假设TU的索引地址为“depth2,3”则表示TU深度为第2层,TU索引号为3。也即,该TU的索引地址的具体含义为:第2层的第3个TU。相同位置可以是TU的索引地址相同,也即TU深度和TU索引号均相同。数据复用条件可以用于判断第一转换处理数据是否可以被复用。
可选的,在对第二预设帧间预测模式的第二帧间预测结果进行TU处理的过程中,可以根据当前处理过程的TU的索引地址获取第一转换处理数据中相同处理位置的转换处理数据,并在确定相同处理位置的转换处理数据满足数据复用条件的情况下,复用相同处理位置的转换处理数据。
示例性的,假设数据复用条件为:转换标识的值为1(代表不需要继续分割处理);且当前处理过程中,当前处理位置处的TU计算得到的rdcost,与第一转换处理数据中相同处理位置的转换处理数据中的rdcost的差值不超过设定数值。其中,设定数值可以根据实际需求设定,如100或150等,本申请实施例并不对设定数值的具体取值进行限定。可以理解的是,设定数值取值越大,则对于提升HEVC的编码效率越有利。如果第一预设帧间预测模式采用merge预测模式,第二预设帧间预测模式采用2Nx2N预测模式。当对merge预测模式完成TU处理,并存储TU处理过程中生成的第一转换处理数据后,对2Nx2N预测模式进行TU处理时即可复用满足数据复用条件的第一转换处理数据。例如,假设对2Nx2N预测模式进行TU处理的TU的索引地址为“depth2,3”,此时可以计算当前TU的rdcost,同时获取第一转换处理数据中TU的索引地址为“depth2,3”的转换标识和rdcost。如果获取的第一转换处理数据中相同处理位置处的转换标识为1,且当前TU的rdcost与第一转换处理数据中相同处理位置处的rdcost的差值不超100,则表明第一转换处理数据中TU的索引地址为“depth2,3”的转换标识可以被复用。也即,当前TU可以不再对图像块继续进行***,从而节省了当前TU对图像块进行***的运算量。
上述技术方案中,通过利用计算过的TU级的第一预设帧间预测模式的TU的***模式和相应TU的层次失真评价数据,在确定后续的第二预设帧间预测模式的TU处理运算可以复用前序转换处理数据的相同位置处的TU的***模式(也即转换标识),从而节省后续第二预设帧间预测模式的TU处理的运算量。
在本申请的一个可选实施例中,所述通过所述TU复用所述第一转换处理数据,对第二预设帧间预测模式的第二帧间预测结果进行TU处理,包括:在所述相同处理位置的转换处理数据不满足所述数据复用条件的情况下,更新所当前处理位置,返回执行根据所述TU的索引地址获取所述第一转换处理数据中相同处理位置的转换处理数据的操作,直至所述当前处理层次更新为目标处理层次,且完成对所述当前处理层次的最后一个TU的TU处理。
其中,当前处理位置可以是当前TU的位置,也即当前TU的索引地址。目标处理层次可以是TU支持处理的最大处理层次。可以理解的是,当TU的第一次处理层次的层次深度为0、1或2时,目标处理层次的层次深度可以为3。当TU的第一次处理层次的层次深度为3时,目标处理层次的层次深度也为3。由于第一次处理层次即为目标处理层次,此时无需再更新当前处理层次。
相应的,如果相同处理位置的转换处理数据不满足数据复用条件,则可以更新TU的当前处理位置,也即对下一个图像块继续进行TU处理。在进行后续的TU处理时,可以遵循前述通过TU复用第一转换处理数据的方式,直到完成对所有TU的处理。
示例性的,在上述例子中,假设第一转换处理数据中相同处理位置处的转换标识为0,或当前TU的rdcost与第一转换处理数据中相同处理位置处的rdcost的差值超过100,则表明第一转换处理数据中TU的索引地址为“depth2,3”的转换标识不可以被复用。也即,当前TU需要对图像块继续进行***,并对***后得到的图像块进行TU处理。
在本申请的一个可选实施例中,在得到第一转换处理结果和第二转换处理结果之后,还可以包括:将各个处理层次的转换处理结果依次反馈给上一处理层次,通过递归计算的方式确定所述各个层次的转换处理结果。
在本申请实施例中,在得到第一转换处理结果后,可以将第一转换处理结果中各个处理层次的转换处理结果依次反馈给上一处理层次进行递归计算,从而最终确定第一预设帧间预测模式的各个层次的TU处理结果。同样的,在得到第二转换处理结果后,可以将第二转换处理结果中各个处理层次的转换处理结果依次反馈给上一处理层次进行递归计算,从而最终确定第二预设帧间预测模式的各个层次的TU处理结果。
上述方案中,通过递归计算的方式计算各个层次的处理转换结果,可以实现参考下一层次的处理转换结果对当前层次的处理转换结果的计算,从而减少处理转换结果的损失,保证最终的编码效果。
S280、根据各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式。
相应的,S280具体可以包括下述操作:
S281、对各所述预设帧间预测模式的转换处理结果进行反向转换处理。
S282、根据反向转换处理结果获取所述原始图像块的重构图像块。
S283、根据所述原始图像块和所述重构图像块计算各所述预设帧间预测模式的转换失真评价数据。
S284、将满足模式选择条件的转换失真评价数据匹配的预设帧间预测模式,确定为所述目标帧间预测模式。
其中,反向转换处理也即反向量化和反DCT处理。重构图像块也即根据反向转换处理结果重新构建的图像块。转换失真评价数据可以用于对各预设帧间预测模式最终的转换效果进行评价。模式选择条件可以用于确定目标帧间预测模式。可选的,模式选择条件可以是:转换失真评价数据的数值最低。
在本申请实施例中,当对各预设帧间预测模式的帧间预测结果完成转换处理后,可以对各预设帧间预测模式的帧间预测效果进行评价。示例性的,在得到第一残差系数后,可以对第一残差系数进行反量化和反DCT处理,得到反向转换处理结果,也即第一预设帧间预测模式对应的重构图像的第一残差值。然后对第一残差值与第一帧间预测值相加,即可得到第一预设帧间预测模式对应的重构图像。相应的,在得到第二残差系数后,可以对第二残差系数进行反量化和反DCT处理,得到反向转换处理结果,也即第二预设帧间预测模式对应的重构图像的第二残差值。然后对第二残差值与第二帧间预测值相加,即可得到第二预设帧间预测模式对应的重构图像。在得到重构图像之后,可以根据原始图像块和匹配的重构图像块计算各预设帧间预测模式的转换失真评价数据,也即最终的rdcost。当得到各预设帧间预测模式的最终的rdcost后,可以选择rdcost数值最小的预设帧间预测模式,也即编码效果最优的预设帧间预测模式,确定为目标帧间预测模式。
需要说明的是,在得到重构图像之后,还可以对重构图像进行环内滤波处理,以作为下一帧图像的参考图像。
上述技术方案中,通过对各预设帧间预测模式的预测效果进行对比,以选择最优的预设帧间预测模式作为预设帧间预测模式,对待处理图像进行编码处理,可以保证HEVC编码的编码效果。
S290、根据所述目标帧间预测模式以及预设编码参数对所述待处理图像进行编码处理。
其中,所述预设编码参数包括但不限于CU深度、TU深度和目标帧间预测模式对应的残差系数。CU深度也即CU的处理层次,TU深度也即TU的处理层次。例如,CU深度为3时,表明是CU最大的处理层次,该层次中图像块的大小为8x8。TU深度为2时,表明是TU的第2层处理层次,该层次中图像块的大小为16x16。
在本申请实施例中,在确定了目标帧间预测模式后,即可将目标帧间预测模式以及各类预设编码参数反馈给当前CU,以使当前CU根据目标帧间预测模式以及预设编码参数对待处理图像进行编码处理。
上述技术方案,通过根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对待处理图像的原始图像块进行帧间预测,对各预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理。在转换处理的过程中,顺序在后的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理过程,可以复用顺序在前的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换标志,以根据各预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式,并根据目标帧间预测模式对待处理图像进行编码处理,能够缩减HEVC编码过程中的运算量,从而提高HEVC的编码效率。
在一个示例中,图4是本申请实施例提供的一种图像编码装置的结构图,本申请实施例可适用于快速进行图像编码的情况,该装置通过软件和/或硬件实现,并具体配置于电子设备中。该电子设备可以是HEVC编码设备,如计算机设备等,可以运行HEVC编码器。
如图4所示的一种图像编码装置300,包括:待处理图像获取模块310、帧间预测模块320、转换处理模块330、目标帧间预测模式确定模块340和编码处理模块350。其中,
待处理图像获取模块310,用于获取待处理图像;
帧间预测模块320,用于根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对所述待处理图像的原始图像块进行帧间预测;
转换处理模块330,用于对各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理;其中,顺序在后的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理过程,复用顺序在前的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理数据;
目标帧间预测模式确定模块340,用于根据各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式;
编码处理模块350,用于根据所述目标帧间预测模式对所述待处理图像进行编码处理。
本申请实施例通过根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对待处理图像的原始图像块进行帧间预测,对各预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理。在转换处理的过程中,顺序在后的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理过程,可以复用顺序在前的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理数据,以根据各预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式,并根据目标帧间预测模式对待处理图像进行编码处理,能够缩减HEVC编码过程中的运算量,从而提高HEVC的编码效率。
可选的,帧间预测模块320具体用于:通过当前编码单元CU根据第一预设帧间预测模式对所述原始图像块进行第一帧间预测,得到第一帧间预测值;根据所述第一帧间预测值计算第一残差;通过所述当前CU根据第二预设帧间预测模式对所述原始图像块进行第二帧间预测,得到第二帧间预测值;根据所述第二帧间预测值计算第二残差。
可选的,转换处理模块330具体用于:通过编号单元TU对第一预设帧间预测模式的第一帧间预测结果进行TU处理,得到第一转换处理结果,并存储第一转换处理数据;通过所述TU复用所述第一转换处理数据,对第二预设帧间预测模式的第二帧间预测结果进行TU处理,得到第二转换处理结果。
可选的,所述第一转换处理数据包括多个处理层次的转换处理数据;转换处理模块330具体用于:确定所述TU的当前处理层次;在所述TU拒绝进行下一层次的转换处理的情况下,针对所述当前处理层次生成终止转换处理数据。
可选的,转换处理模块330具体用于:根据所述TU的索引地址获取所述第一转换处理数据中相同处理位置的转换处理数据;在所述相同处理位置的转换处理数据满足数据复用条件的情况下,复用所述相同处理位置的转换处理数据。
可选的,转换处理模块330具体用于:在所述相同处理位置的转换处理数据不满足所述数据复用条件的情况下,更新当前处理位置,返回执行根据所述TU的索引地址获取所述第一转换处理数据中相同处理位置的转换处理数据的操作,直至所述当前处理层次更新为目标处理层次,且完成对所述当前处理层次的最后一个TU的TU处理。
可选的,转换处理模块330还用于:将各个处理层次的转换处理结果依次反馈给上一处理层次,通过递归计算的方式确定所述各个层次的转换处理结果。
可选的,所述第一转换处理数据包括转换标志和层次失真评价数据;转换处理模块330具体用于:通过所述TU复用所述转换标志。
可选的,目标帧间预测模式确定模块340具体用于:对各所述设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果进行反向转换处理;根据反向转换处理结果获取所述原始图像块的重构图像块;根据所述原始图像块和所述重构图像块计算各所述预设帧间预测模式的转换失真评价数据;将满足模式选择条件的转换失真评价数据匹配的预设帧间预测模式,确定为所述目标帧间预测模式。
可选的,编码处理模块350具体用于:根据所述目标帧间预测模式以及预设编码参数对所述待处理图像进行编码处理;其中,所述预设编码参数包括CU深度、TU深度和所述目标帧间预测模式对应的残差系数。
上述图像编码装置可执行本申请任意实施例所提供的图像编码方法,具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节,可参见本申请任意实施例提供的图像编码方法。
由于上述所介绍的图像编码装置为可以执行本申请实施例中的图像编码方法的装置,故而基于本申请实施例中所介绍的图像编码方法,本领域所属技术人员能够了解本实施例的图像编码装置的具体实施方式以及其各种变化形式,所以在此对于该图像编码装置如何实现本申请实施例中的图像编码方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中图像编码方法所采用的装置,都属于本申请所欲保护的范围。
在一个示例中,本申请还提供了一种电子设备和一种可读存储介质。
图5是用来实现本申请实施例的图像编码方法的电子设备的结构示意图。如图5所示,是根据本申请实施例的图像编码方法的电子设备的框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机,诸如,膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置,诸如,个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例,并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。
如图5所示,该电子设备包括:一个或多个处理器401、存储器402,以及用于连接各部件的接口,包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相连接,并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在电子设备内执行的指令进行处理,包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如,耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在其它实施方式中,若需要,可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样,可以连接多个电子设备,各个设备提供部分必要的操作(例如,作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器***)。图5中以一个处理器401为例。
存储器402即为本申请所提供的非瞬时计算机可读存储介质。其中,所述存储器存储有可由至少一个处理器执行的指令,以使所述至少一个处理器执行本申请所提供的图像编码方法。本申请的非瞬时计算机可读存储介质存储计算机指令,该计算机指令用于使计算机执行本申请所提供的图像编码方法。
存储器402作为一种非瞬时计算机可读存储介质,可用于存储非瞬时软件程序、非瞬时计算机可执行程序以及模块,如本申请实施例中的图像编码方法对应的程序指令/模块(例如,附图4所示的待处理图像获取模块310、帧间预测模块320、转换处理模块330、目标帧间预测模式确定模块340和编码处理模块350)。处理器401通过运行存储在存储器402中的非瞬时软件程序、指令以及模块,从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施例中的图像编码方法。
存储器402可以包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序;存储数据区可存储实现图像编码方法的电子设备的使用所创建的数据等。此外,存储器402可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非瞬时存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些实施例中,存储器402可选包括相对于处理器401远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至实现图像编码方法的电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
实现图像编码方法的电子设备还可以包括:输入装置403和输出装置404。处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404可以通过总线或者其他方式连接,图5中以通过总线连接为例。
输入装置403可接收输入的数字或字符信息,以及产生与实现图像编码方法的电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入,例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等输入装置。输出装置404可以包括显示设备、辅助照明装置(例如,LED)和触觉反馈装置(例如,振动电机)等。该显示设备可以包括但不限于,液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器和等离子体显示器。在一些实施方式中,显示设备可以是触摸屏。
此处描述的***和技术的各种实施方式可以在数字电子电路***、集成电路***、专用ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括:实施在一个或者多个计算机程序中,该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程***上执行和/或解释,该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器,可以从存储***、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令,并且将数据和指令传输至该存储***、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
这些计算程序(也称作程序、软件、软件应用、或者代码)包括可编程处理器的机器指令,并且可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。如本文使用的,术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置(例如,磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(PLD)),包括,接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何信号。
为了提供与用户的交互,可以在计算机上实施此处描述的***和技术,该计算机具有:用于向用户显示信息的显示装置(例如,CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器);以及键盘和指向装置(例如,鼠标或者轨迹球),用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互;例如,提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如,视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈);并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的***和技术实施在包括后台部件的计算***(例如,作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算***(例如,应用服务器)、或者包括前端部件的计算***(例如,具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机,用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的***和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算***中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如,通信网络)来将***的部件相互连接。通信网络的示例包括:局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。
计算机***可以包括客户端和服务器。客户端可以是智能手机、笔记本电脑、台式计算机、平板电脑、智能音箱等,但并不局限于此。服务器可以是独立的物理服务器,也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式***,还可以是提供云计算、云服务、云数据库、云存储等基础云计算服务的云服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。
本申请实施例通过根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对待处理图像的原始图像块进行帧间预测,对各预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理。在转换处理的过程中,顺序在后的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理过程,可以复用顺序在前的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理数据,以根据各预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式,并根据目标帧间预测模式对待处理图像进行编码处理,能够缩减HEVC编码过程中的运算量,从而提高HEVC的编码效率。
应该理解,可以使用上面所示的各种形式的流程,重新排序、增加或删除步骤。例如,本发申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行,只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的结果,本文在此不进行限制。
上述具体实施方式,并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,根据设计要求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (22)

1.一种图像编码方法,应用于HEVC编码设备,包括:
获取待处理图像;
根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对所述待处理图像的原始图像块进行帧间预测;
对各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理;其中,顺序在后的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理过程,复用顺序在前的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理数据;
根据各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式;
根据所述目标帧间预测模式对所述待处理图像进行编码处理。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对所述待处理图像的原始图像块进行帧间预测,包括:
通过当前编码单元CU根据第一预设帧间预测模式对所述原始图像块进行第一帧间预测,得到第一帧间预测值;
根据所述第一帧间预测值计算第一残差;
通过所述当前CU根据第二预设帧间预测模式对所述原始图像块进行第二帧间预测,得到第二帧间预测值;
根据所述第二帧间预测值计算第二残差。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述对各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理,包括:
通过编号单元TU对第一预设帧间预测模式的第一帧间预测结果进行TU处理,得到第一转换处理结果,并存储第一转换处理数据;
通过所述TU复用所述第一转换处理数据,对第二预设帧间预测模式的第二帧间预测结果进行TU处理,得到第二转换处理结果。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述第一转换处理数据包括多个处理层次的转换处理数据;
所述存储第一转换处理数据,包括:
确定所述TU的当前处理层次;
在所述TU拒绝进行下一层次的转换处理的情况下,针对所述当前处理层次生成终止转换处理数据。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述通过所述TU复用所述第一转换处理数据,对第二预设帧间预测模式的第二帧间预测结果进行TU处理,包括:
根据所述TU的索引地址获取所述第一转换处理数据中相同处理位置的转换处理数据;
在所述相同处理位置的转换处理数据满足数据复用条件的情况下,复用所述相同处理位置的转换处理数据。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述通过所述TU复用所述第一转换处理数据,对第二预设帧间预测模式的第二帧间预测结果进行TU处理,包括:
在所述相同处理位置的转换处理数据不满足所述数据复用条件的情况下,更新当前处理位置,返回执行根据所述TU的索引地址获取所述第一转换处理数据中相同处理位置的转换处理数据的操作,直至所述当前处理层次更新为目标处理层次,且完成对所述当前处理层次的最后一个TU的TU处理。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,在得到第一转换处理结果和第二转换处理结果之后,还包括:
将各个处理层次的转换处理结果依次反馈给上一处理层次,通过递归计算的方式确定各个层次的转换处理结果。
8.根据权利要求3-7任一所述的方法,其中,所述第一转换处理数据包括转换标志和层次失真评价数据;
所述通过所述TU复用所述第一转换处理数据,包括:
通过所述TU复用所述转换标志。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,所述根据各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式,包括:
对各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果进行反向转换处理;
根据反向转换处理结果获取所述原始图像块的重构图像块;
根据所述原始图像块和所述重构图像块计算各所述预设帧间预测模式的转换失真评价数据;
将满足模式选择条件的转换失真评价数据匹配的预设帧间预测模式,确定为所述目标帧间预测模式。
10.根据权利要求1所述的方法,其中,所述根据所述目标帧间预测模式对所述待处理图像进行编码处理,包括:
根据所述目标帧间预测模式以及预设编码参数对所述待处理图像进行编码处理;
其中,所述预设编码参数包括CU深度、TU深度和所述目标帧间预测模式对应的残差系数。
11.一种图像编码装置,配置于HEVC编码设备,包括:
待处理图像获取模块,用于获取待处理图像;
帧间预测模块,用于根据至少两种预设帧间预测模式按照先后顺序对所述待处理图像的原始图像块进行帧间预测;
转换处理模块,用于对各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果进行转换处理;其中,顺序在后的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理过程,复用顺序在前的预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理数据;
目标帧间预测模式确定模块,用于根据各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果确定目标帧间预测模式;
编码处理模块,用于根据所述目标帧间预测模式对所述待处理图像进行编码处理。
12.根据权利要求11所述的装置,其中,所述帧间预测模块具体用于:
通过当前编码单元CU根据第一预设帧间预测模式对所述原始图像块进行第一帧间预测,得到第一帧间预测值;
根据所述第一帧间预测值计算第一残差;
通过所述当前CU根据第二预设帧间预测模式对所述原始图像块进行第二帧间预测,得到第二帧间预测值;
根据所述第二帧间预测值计算第二残差。
13.根据权利要求11所述的装置,其中,所述转换处理模块具体用于:
通过编号单元TU对第一预设帧间预测模式的第一帧间预测结果进行TU处理,得到第一转换处理结果,并存储第一转换处理数据;
通过所述TU复用所述第一转换处理数据,对第二预设帧间预测模式的第二帧间预测结果进行TU处理,得到第二转换处理结果。
14.根据权利要求13所述的装置,其中,所述第一转换处理数据包括多个处理层次的转换处理数据;
所述转换处理模块具体用于:确定所述TU的当前处理层次;
在所述TU拒绝进行下一层次的转换处理的情况下,针对所述当前处理层次生成终止转换处理数据。
15.根据权利要求14所述的装置,其中,所述转换处理模块具体用于:
根据所述TU的索引地址获取所述第一转换处理数据中相同处理位置的转换处理数据;
在所述相同处理位置的转换处理数据满足数据复用条件的情况下,复用所述相同处理位置的转换处理数据。
16.根据权利要求15所述的装置,其中,所述转换处理模块具体用于:
在所述相同处理位置的转换处理数据不满足所述数据复用条件的情况下,更新当前处理位置,返回执行根据所述TU的索引地址获取所述第一转换处理数据中相同处理位置的转换处理数据的操作,直至所述当前处理层次更新为目标处理层次,且完成对所述当前处理层次的最后一个TU的TU处理。
17.根据权利要求16所述的装置,其中,所述转换处理模块还用于:
将各个处理层次的转换处理结果依次反馈给上一处理层次,通过递归计算的方式确定各个层次的转换处理结果。
18.根据权利要求13-17任一所述的装置,其中,所述第一转换处理数据包括转换标志和层次失真评价数据;
所述转换处理模块具体用于:通过所述TU复用所述转换标志。
19.根据权利要求11所述的装置,其中,所述目标帧间预测模式确定模块具体用于:
对各所述预设帧间预测模式的帧间预测结果的转换处理结果进行反向转换处理;
根据反向转换处理结果获取所述原始图像块的重构图像块;
根据所述原始图像块和所述重构图像块计算各所述预设帧间预测模式的转换失真评价数据;
将满足模式选择条件的转换失真评价数据匹配的预设帧间预测模式,确定为所述目标帧间预测模式。
20.根据权利要求11所述的装置,其中,所述编码处理模块具体用于:
根据所述目标帧间预测模式以及预设编码参数对所述待处理图像进行编码处理;
其中,所述预设编码参数包括CU深度、TU深度和所述目标帧间预测模式对应的残差系数。
21.一种电子设备,包括:
至少一个处理器;以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-10中任一项所述的图像编码方法。
22.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质,所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-10中任一项所述的图像编码方法。
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利用运动信息及率失真代价的HEVC帧间快速算法;罗志伟等;《计算机工程与应用》;20171231(第21期);全文 *

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