CN107197295B - 一种编码系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种编码系统和方法，该系统包括：第一编码设备和至少一个第二编码设备，所述第一编码设备，用于接收至少一个原始图像，根据每个原始图像的大小，以及预设的第二编码设备的标识信息与数据处理容量之间的映射关系，针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，分别生成与该第二编码设备对应的子图像，将与该第二编码设备对应的子图像传输给该第二编码设备，其中，所述子图像的大小小于或者等于数据处理容量；所述第二编码设备，用于对接收到子图像进行处理并传输。本发明还公开相应的编码方法。

Description

一种编码系统和方法
技术领域
本发明涉图像处理技术领域，具体而言，涉及一种编码系统和方法。
背景技术
近年来，用户在观看视频时对于视频清晰度的要求越来越高，4K电视和H.265/HEVC编码技术及其相关技术日趋成熟也为超高清4K视频的推广打下了基础，4K视频已成为未来视频技术发展的必然趋势。
4K视频在分辨率大幅提升的同时也带来了大量数据处理，因此需要更高的压缩率和适应于超高分辨率的并行处理算法。现有的H.264/AVC编码方式已经无法满足这些需求，需要采用更先进的H.265/HEVC编码方式。然而采用H.265/HEVC编码方式时，现有的处理器(CPU)无法实时进行如1080p的H.265/HEVC编码，需要提升CPU的处理能力，导致成本较高，不利于量产和推广，在需要编码超高分辨率图像时，极大的数据传输量对带宽的要求较高，在当前采用的以太网和千兆交换机条件下难以同时满足带宽需求和成本需求；另外，也可以使用专用的4K超高清视频编码芯片，但是一方面目前能够处理4K超高清视频编码的芯片选择很少，同样存在成本问题。
除了上述编码技术，还可以采用嵌入式编码技术，但是，嵌入式编码技术只能固定地将图像分割为四个子图像，无法根据编码单元的实际能力灵活配置分割方式，而芯片编码方式也决定了编码算法的实现和质量的固化，需要升级编码算法时难度较大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种编码系统和方法，用于解决现有技术中无法灵活分割图像以及宽带无法满足过大图像处理时的需求问题。
第一方面，本发明的实施例提供一种编码系统，包括：第一编码设备和至少一个第二编码设备，
所述第一编码设备，用于接收至少一个原始图像，根据每个原始图像的大小，以及预设的第二编码设备的标识信息与数据处理容量之间的映射关系，针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，分别生成与该第二编码设备对应的子图像，将与该第二编码设备对应的子图像传输给该第二编码设备，其中，所述子图像的大小小于或者等于数据处理容量；
所述第二编码设备，用于对接收到子图像进行处理并传输。
可选地，所述第一编码设备具体用于根据以下步骤针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，分别生成与该第二编码设备对应的子图像：
根据每个第二编码设备的数据处理容量，确定各个第二编码设备的处理优先级；
根据各个第二编码设备的处理优先级，以及预设的总优先级，针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，分别生成与该第二编码设备对应的子图像。
可选地，所述第一编码设备将与该第二编码设备对应的子图像传输给该第二编码设备之前，还用于：
利用预设的压缩算法对各个子图像进行压缩处理。
可选地，所述第二编码设备具体用于根据以下步骤对接收到子图像进行处理并传输：
对接收到的压缩后的子图像进行解压；
对解压后的子图像进行编码；
传输编码后的子图像。
可选地，所述第一编码设备还用于：
接收各个第二编码设备传输的子图像；
根据各个子图像的标识信息，对各个子图像进行合并处理，得到待输出码流，并传输所述待输出码流。
第二方面，本发明实施例提供一种编码方法，包括：
通过第一编码设备接收至少一个原始图像，根据每个原始图像的大小，以及预设的第二编码设备的标识信息与数据处理容量之间的映射关系，针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，分别生成与该第二编码设备对应的子图像，其中，所述子图像的大小小于或者等于数据处理容量；
将与该第二编码设备对应的子图像传输给该第二编码设备；
通过第二编码设备对接收到子图像进行处理并传输。
可选地，所述针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，分别生成与该第二编码设备对应的子图像，包括：
根据每个第二编码设备的数据处理容量，确定各个第二编码设备的处理优先级；
根据各个第二编码设备的处理优先级，以及预设的总优先级，针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，分别生成与该第二编码设备对应的子图像。
可选地，所述通过第一编码设备将与该第二编码设备对应的子图像传输给该第二编码设备之前，还包括：
利用预设的压缩算法对各个子图像进行压缩处理。
可选地，所述通过第二编码设备对接收到子图像进行处理并传输，包括：
对接收到的压缩后的子图像进行解压；
对解压后的子图像进行编码；
传输编码后的子图像。
可选地，还包括：
通过第一编码设备接收各个第二编码设备传输的子图像；
根据各个子图像的标识信息，对各个子图像进行合并处理，得到待输出码流，并传输所述待输出码流。
根据本发明的技术方案，通过具有第一编码设备和至少一个第二编码设备的分布式处理系统，实现灵活分割图像。另外，本发明通过对分割后的图像进行如压缩处理，减少在进行超高分辨率图像编码时对宽带的需求，减低成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种编码过程中的数据流走向示意图；
图2为本发明实施例提供的一种编码系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种编码方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例提供一种编码系统和方法，该编码系统中包括第一编码设备和多个第二编码设备，第一编码设备获取到至少一个原始图像后，分别对各个原始图像进行分割处理，将每个原始图像分割为多个子图像(slice)，将各个子图像下发给第二编码设备，第二编码设备进行解压、编码处理后，进一步将处理后的子图像发送到第一编码设备，第一编码设备根据接收的子图像进行合并并输出，可参考图1。该系统用以解决现有技术在进行编码时，无法灵活分割图像，以及在进行超高分辨率图像编码时，无法满足宽带需求。其中，本发明所述系统和方法基于同一发明构思，由于设备及方法解决问题的原理相似，因此设备与方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
图2为根据本发明实施例提供的一种编码系统的结构示意图。如图2所示，该设备包括：第一编码设备21和至少一个第二编码设备22。
第一编码设备21，用于接收至少一个原始图像，根据每个原始图像的大小，以及预设的第二编码设备的标识信息与数据处理容量之间的映射关系，针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，分别生成与该第二编码设备对应的子图像，将与该第二编码设备对应的子图像传输给该第二编码设备，其中，所述子图像的大小小于或者等于数据处理容量。
其中，第一编码设备接收的原始图像一般是外部设备传输的YUV(Y”表示明亮度(Luminance或Luma)，也就是灰阶值，“U”和“V”表示的则是色度(Chrominance或Chroma)，作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色)码流中的各帧图像，原始图像的格式一般为YUV图像格式。第二编码设备22一般有多个，可根据实际需求进行设置。第一编码设备21和第二编码设备22可以是但不限于计算设备、移动终端、具有编码能力的设备等等，本发明对此不予限制。
参考图1，第一编码设备21经由数字分量串行接口(SDI接口)采集至少一个原始图像，在接收到原始图像后，根据原始图像的数目创建处理进程，如，得到5个原始图像则对应建立5个处理进程，上述处理进程用于分割各自获取到的原始图像。其中，获取图像的接口不限于SDI接口，本发明对此不予限制。
可选地，第一编码设备21具体用于根据以下步骤针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备22，分别生成与该第二编码设备22对应的子图像：
根据每个第二编码设备22的数据处理容量，确定各个第二编码设备22的处理优先级；
根据各个第二编码设备22的处理优先级，以及预设的总优先级，针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，分别生成与该第二编码设备对应的子图像。
可选地，第一编码设备21将与该第二编码设备22对应的子图像传输给该第二编码设备22之前，还用于：
利用预设的压缩算法对各个子图像进行压缩处理。
具体地，第一编码设备21中预先存储有各个第二编码设备22的标识信息与数据处理容量之间的映射关系。其中，标识信息可以为设备序列号，数据处理容量指该第二编码设备22能够编码的图像的大小的范围。应当理解，标识信息不限于设备序列号，所有可以标识第二编码设备的信息都在本发明的保护范围内。
在确定第二编码设备22的处理优先级时，可以根据各个第二编码设备22的数据处理容量，按照由高到低的顺序对第二编码设22备进行排序，依次对第二编码设备22进行打分，再计算所有第二编码设备22的总分(即总优先级)，依次计算各个第二编码设备22的分数与总分的比值，即第二编码设备的占比。根据确定的各个第二编码设备22的占比，确定需要每个第二编码设备处理的子图像，即对图像进行编码的范围。
例如，当所有第二编码设备的占比都相同时，即第二编码设备的数据处理容量都相同，此时，按照第二编码设备的数目平均分割图像，得到多个子图像，为各个子图像编号，利用实时压缩算法如snappy算法等压缩子图像，将压缩后的各个子图像下发给各个第二编码设备。其中，子图像的大小可能等于数据处理容量，也可能小于数据处理容量。其中，编码算法不限于上述几种，所有可以用于实时进行图像压缩的算法都在本发明的保护范围内。
又如，当第二编码设备的占比不相同时，则根据各个第二编码设备的占比，对图像进行分割，占比较大的第二编码设备得到的子图像较大，相反亦然，得到各个子图像后，为子图像编号，进行压缩，压缩过程与上文相同，不再进行过多叙述，进一步将压缩后的子图像下发给对应的第二编码设备。
第二编码设备22，用于对接收到子图像进行处理并传输。
可选地，第二编码设备22具体用于根据以下步骤对接收到子图像进行处理并传输：
对接收到的压缩后的子图像进行解压；
对解压后的子图像进行编码；
传输编码后的子图像。
优选地，对解压后的子图像进行编码后，对编码后的图像进行压缩。
具体地，各个第二编码设备22接收到对应的子图像后，对子图像进行解压处理，以便千兆交换机能够处理压缩后的图像，而无需使用价格高的万兆交换机，节约成本。解压算法在现有技术中已有详细的介绍，此处不再进行过多说明。
可选地，所述第一编码设备21还用于：
接收各个第二编码设备22传输的子图像；
根据各个子图像的标识信息，对各个子图像进行合并处理，得到待输出码流，并传输所述待输出图像。
具体地，第一编码设备21接收到各个子图像后，对各个子图像进行解压操作，进一步，根据子图像的编号，将子图像拼接成完整的图像，再将得到所有的图像进行合并，得到待输出码流，即ES(Elementary Stream)码流，本发明中的待输出码流一般为视频码流，本发明对此不予限制。
在本发明技术方案中，在进行压缩编码时，优选地，可以使用HEVC标准，不过应当理解，上述示例仅仅是示意性的，本发明对此不予限制。
图3为本发明实施例提供的一种编码方法的流程示意图。如图3所示，该方法始于步骤S310。
在步骤S310，通过第一编码设备接收至少一个原始图像，根据每个原始图像的大小，以及预设的第二编码设备的标识信息与数据处理容量之间的映射关系，针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，分别生成与该第二编码设备对应的子图像，其中，所述子图像的大小小于或者等于数据处理容量。
在步骤S320中，将与该第二编码设备对应的子图像传输给该第二编码设备。
在步骤S330中，通过第二编码设备对接收到子图像进行处理并传输。
可选地，在执行步骤S310时，所述针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，分别生成与该第二编码设备对应的子图像，包括：
根据每个第二编码设备的数据处理容量，确定各个第二编码设备的处理优先级；
根据各个第二编码设备的处理优先级，以及预设的总优先级，针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，分别生成与该第二编码设备对应的子图像。
可选地，在执行步骤S310时，所述通过第一编码设备将与该第二编码设备对应的子图像传输给该第二编码设备之前，还包括：
利用预设的压缩算法对各个子图像进行压缩处理。
可选地，在执行步骤S320时，所述通过第二编码设备对接收到子图像进行处理并传输，包括：
对接收到的压缩后的子图像进行解压；
对解压后的子图像进行编码；
传输编码后的子图像。
可选地，该方法还包括：
通过第一编码设备接收各个第二编码设备传输的子图像；
根据各个子图像的标识信息，对各个子图像进行合并处理，得到待输出码流，并传输所述待输出码流。
本发明实施例所提供的一种编码系统可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种编码系统，其特征在于，包括：第一编码设备和至少一个第二编码设备，
所述第一编码设备，用于接收至少一个原始图像，根据每个原始图像的大小，以及预设的第二编码设备的标识信息与数据处理容量之间的映射关系，针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，根据每个第二编码设备的数据处理容量，确定各个第二编码设备的处理优先级，根据各个第二编码设备的处理优先级，以及预设的总优先级，分别生成与该第二编码设备对应的子图像，将与该第二编码设备对应的子图像传输给该第二编码设备，其中，所述子图像的大小小于或者等于数据处理容量；
所述第二编码设备，用于对接收到子图像进行处理并传输。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一编码设备将与该第二编码设备对应的子图像传输给该第二编码设备之前，还用于：
利用预设的压缩算法对各个子图像进行压缩处理。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二编码设备具体用于根据以下步骤对接收到子图像进行处理并传输：
对接收到的压缩后的子图像进行解压；
对解压后的子图像进行编码；
传输编码后的子图像。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一编码设备还用于：
接收各个第二编码设备传输的子图像；
根据各个子图像的标识信息，对各个子图像进行合并处理，得到待输出码流，并传输所述待输出码流。
5.一种编码方法，其特征在于，包括：
通过第一编码设备接收至少一个原始图像，根据每个原始图像的大小，以及预设的第二编码设备的标识信息与数据处理容量之间的映射关系，针对至少一个第二编码设备中的每个第二编码设备，根据每个第二编码设备的数据处理容量，确定各个第二编码设备的处理优先级，根据各个第二编码设备的处理优先级，以及预设的总优先级，分别生成与该第二编码设备对应的子图像，其中，所述子图像的大小小于或者等于数据处理容量；
将与该第二编码设备对应的子图像传输给该第二编码设备；
通过第二编码设备对接收到子图像进行处理并传输。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过第一编码设备将与该第二编码设备对应的子图像传输给该第二编码设备之前，还包括：
利用预设的压缩算法对各个子图像进行压缩处理。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过第二编码设备对接收到子图像进行处理并传输，包括：
对接收到的压缩后的子图像进行解压；
对解压后的子图像进行编码；
传输编码后的子图像。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
通过第一编码设备接收各个第二编码设备传输的子图像；
根据各个子图像的标识信息，对各个子图像进行合并处理，得到待输出码流，并传输所述待输出码流。
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