CN110191340A - 视频帧处理方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

视频帧处理方法、装置、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视频帧处理方法、装置、设备及存储介质，属于计算机技术领域，所述方法包括：获取第一位深所述第二位深之间的位深差，其中，所述第一位深为显示器的位深，所述第二位深为所述显示器待播放的视频的位深，所述第二位深小于所述第一位深；根据所述位深差获取锐化滤波器，所述位深差是m的整数倍，所述m是以2为底n的对数，所述n是所述锐化滤波器的卷积核中所有系数之和，m≥1且n≥2；将所述视频中的每个视频帧分别与所述锐化滤波器的卷积核进行卷积运算，得到处理后的视频帧。本申请实施例可以在提升视频的位深时，避免出现色阶等高线的问题。

Description

视频帧处理方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请实施例涉及计算机技术领域，特别涉及一种视频帧处理方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
当以二进制数表示图像中像素的一个分量时，该二进制数的位数可以称为该图像的位深。比如，以8比特的二进制数表示像素中的一个分量，则该图像的位深为8比特。通常，位深可以体现图像的色阶的精度，色阶是指图像亮度强弱的指数标准。比如，图像的位深为8比特，则该图像具有28个色阶，即256个色阶，且每个色阶对应于一个亮度。
对于视频来说，视频的位深等于视频中每个视频帧(也可以称为图像)的位深。若显示器的位深与待播放的视频的位深不同，则需要对视频进行处理。比如，若由高位深的显示器播放低位深的视频，则可以对视频中的每个视频帧中的像素的二进制数进行末尾补零操作，得到处理后的视频帧，所补的零的数量等于视频与显示器之间的位深差。
若对像素的二进制数进行末尾补零操作，使得处理后的像素的二进制数并不连续，导致图像的色阶不再均匀，从而产生色阶等高线。
发明内容
本申请实施例提供了一种视频帧处理方法、装置、设备及存储介质，可以解决对像素的二进制数进行末尾补零操作，从而产生色阶等高线的问题。所述技术方案如下：
根据本申请的一个方面，提供了一种视频帧处理方法，所述方法包括：
获取第一位深与第二位深之间的位深差，其中，所述第一位深为显示器的位深，所述第二位深为所述显示器待播放的视频的位深，所述第二位深小于所述第一位深；
根据所述位深差获取锐化滤波器，所述位深差是m的整数倍，所述m是以2为底n的对数，所述n是所述锐化滤波器的卷积核中所有系数之和，m≥1且n≥2；
将所述视频中的每个视频帧分别与所述锐化滤波器的卷积核进行卷积运算，得到处理后的视频帧。
根据本申请的另一方面，提供了一种视频帧处理装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取第一位深与第二位深之间的位深差，其中，所述第一位深为显示器的位深，所述第二位深为所述显示器待播放的视频的位深，所述第二位深小于所述第一位深；
所述获取模块，还用于根据所述位深差获取锐化滤波器，所述位深差是m的整数倍，所述m是以2为底n的对数，所述n是所述锐化滤波器的卷积核中所有系数之和，m≥1且n≥2；
卷积模块，用于将所述视频中的每个视频帧分别与所述锐化滤波器的卷积核进行卷积运算，得到处理后的视频帧。
根据本申请的再一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述指令由所述处理器加载并执行以实现如上所述的视频帧处理方法。
根据本申请的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现如上所述的视频帧处理方法。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
将视频帧与锐化滤波器的卷积核进行卷积运算的过程为：对于视频帧中的每个像素，将包含该像素的一个像素区域中的每个像素的二进制数与卷积核中对应的系数相乘，再将所有乘积相加得到处理后该像素的二进制数。由于卷积核中所有系数之和为n，若该像素区域中所有像素的二进制数相等，则卷积运算会使该像素的二进制数扩大n倍，而以2为底n的对数为m，所以，相当于对该像素的二进制数进行了m位的末尾补零操作，以使该像素的位深从第二位深增大为第一位深。然而，由于像素区域中各个像素的二进制数并不相同，所以，该像素的二进制数只是近似扩大了n倍，而不是真正扩大了n倍，这样，在处理前的多个像素的二进制数连续时，处理后的这些像素的二进制数也可能是连续的，从而避免出现色阶等高线。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
图1是本申请一个示例性实施例提供的视频帧处理的示意图；
图2是本申请一个示例性实施例提供的视频帧处理方法流程图；
图3是本申请一个示例性实施例提供的视频帧处理方法流程图；
图4是基于图3所示的视频帧处理方法提供的部分步骤的流程图；
图5是基于图3所示的视频帧处理方法提供的部分步骤的流程图；
图6是基于图3所示的视频帧处理方法提供的流程示意图；
图7是本申请一个示例性实施例提供的视频帧处理装置的结构框图；
图8是本申请一个示例性实施例提供的视频帧处理装置的结构框图；
图9是本申请一个示例性实施例提供的电子设备的结构框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
为了本申请实施例所示方案易于理解，下面将对本申请实施例中出现的若干名词进行解释。
像素：像素是指由一组二进制数表示的图像中的一个最小单位。若采用YUV(颜色编码方式)对像素进行编码，则像素可以包括亮度分量(Y)、色度分量(U)和浓度分量(V)，每个分量均可以以一组二进制数表示。
位深：当以二进制数表示图像中像素的一个分量时，该二进制数的位数可以称为图像的位深。比如，以8比特的二进制数表示像素中的亮度分量，则该图像的位深为8比特；以10比特的二进制数表示像素中的亮度分量，则该图像的位深为10比特。
色阶：色阶是指表示图像的亮度强弱的数值。比如，以8比特的二进制数表示像素中的亮度分量，则该图像具有28＝256个色阶，即该图像具有256个亮度等级；以10比特的二进制数表示像素中的亮度分量，则该图像具有210＝1024个色阶，即该图像具有1024个亮度等级。
锐化滤波器：本申请实施例中的锐化滤波器用于增大图像的位深。每种锐化滤波器具有一个算子，且不同的算子对应于不同的卷积核。其中，卷积核为一个w*w的矩阵，且该矩阵中每个元素可以称为一个系数，w为正整数。本申请实施例中，卷积核的所有系数之和为n，以2为底n的对数为m。
卷积运算：对于图像中的每个像素，将包含该像素的一个像素区域中的每个像素的二进制数与卷积核中对应的系数相乘，再将所有乘积相加得到处理后该像素的二进制数。其中，若该卷积核为一个w*w的矩阵，则该像素区域也为一个w*w的矩阵，且该矩阵中每个元素为一个像素的二进制数。
假设一个像素的二进制数为Sp,q，p为该像素的行号，q为该像素的列号，w为3，且该像素位于像素区域的中心，则包含该像素的像素区域中各个像素的二进制数为再假设该锐化滤波器的算子为拉普拉斯(Laplace)算子，且该拉普拉斯算子的卷积核为则对该像素区域中所有像素的二进制数和该卷积核进行卷积运算，得到该像素的二进制数为
需要说明的是，像素的像素值和卷积核中的各个系数在计算机中是以二进制数的形式进行存储的，所以，像素与系数相乘实际上是指像素的二进制数与系数的二进制数相乘，且二进制数的乘法运算结果等同于对应的十进制数的乘法运算结果；所有卷积结果相加实际上是指所有二进制的乘法运算结果相加，且二进制数的加法运算结果等同于对应的十进制数的加法运算结果。此处为了便于理解，以十进制数的形式对卷积核中的各个系数以及卷积运算过程进行举例，下文不再重复声明。
下面对本申请实施例的应用场景进行介绍。
本申请实施例所示的视频帧处理方法，可以应用在电子设备中。其中，该电子设备可以是服务器，该服务器具备视频处理的功能；或者，该电子设备可以是终端，该终端具备显示器且具备视频处理和视频播放的功能。终端可以包括手机、平板电脑、膝上型电脑、台式电脑、电脑一体机、电视、机顶盒、智能眼镜、智能手表、数码相机、MP4播放终端、MP5播放终端、学习机、点读机、电纸书、电子词典、车载终端、虚拟现实(Virtual Reality，VR)播放终端或增强现实(Augmented Reality，AR)播放终端等。下面分别对这两种应用场景进行说明。
1)电子设备是服务器。
在这种应用场景中，服务器中存储有视频，当终端向服务器请求视频时，服务器可以将存储的视频发送给终端，这样，终端中的显示器可以播放该视频。
由于显示器的位深可能会高于视频的位深，且不同的终端中显示器的位深可能不同，比如，视频的位深为8比特，而有的显示器的位深为10比特，有的显示器的位深为12比特，所以，针对每个视频，服务器需要采用本申请实施例提供的视频帧处理方法，预先基于该低位深的视频来生成高位深的视频。终端在向服务器请求视频时，可以携带该终端中显示器的位深，这样，服务器可以根据该显示器的位深，从存储的多个不同位深的视频中选择与该显示器的位深相匹配的视频，再将该视频发送给终端。由于终端中显示器的位深与接收到的视频的位深相同，所以，显示器可以直接播放该视频。
假设服务器中存储的一个原始的视频A的位深为8比特，则服务器可以基于该视频A生成一个位深为10比特的视频B和一个位深为12比特的视频C，并对视频A、B和C进行对应存储。若终端中显示器的位深为10比特，则服务器可以从存储的视频A、B和C中选择位深为10比特的视频B，将视频B发送给终端。
需要说明的是，服务器中存储的通常是压缩后的视频，则在对视频进行处理时，服务器需要先对该视频进行解压，再对解压后的视频进行上述处理，最后对处理后的视频进行压缩。终端在接收到压缩后的视频时，需要对该视频进行解压，再播放解压后的视频。
2)电子设备是终端。
在这种应用场景中，终端获取到的视频的位深低于显示器的位深。
在一种实现方式中，终端可以采用本申请实施例提供的视频帧处理方法，将该低位深的视频转换成高位深的视频，在转换完成后，再播放该高位深的视频。假设终端获取到的视频A的位深为8比特，且终端中显示器的位深为10比特，则终端可以将视频A转换为位深为10比特的视频B，在转换完成后，再播放视频B。
在另一种实现方式中，终端可以在播放过程中，采用本申请实施例提供的视频帧处理方法，将每个低位深的视频帧转换成高位深的视频帧进行播放。假设终端获取到的视频A的位深为8比特，且终端中显示器的位深为10比特，则终端可以在播放视频A中的视频帧a时，将该低位深的视频帧a转换成高位深的视频帧b，再播放该视频帧b。
需要说明的是，终端接收到的视频通常是压缩后的视频，则在对视频进行处理时，终端需要先对该视频进行解压，再对解压后的视频进行上述处理，再播放解压后的视频。
下面对本申请实施例的实现流程进行介绍。
请参考图1，在获取到视频(该视频包括v个视频帧，v为正整数)后，电子设备先从该视频中读取第一个视频帧(在图1中的编号为1)，将该第一个视频帧输入锐化滤波器中，以通过锐化滤波器对该第一个视频帧进行锐化滤波(即对于第一个视频帧中每个像素，将锐化滤波器中的卷积核与该像素对应的像素区域中的所有像素的二进制数进行卷积运算)，并输出处理后的第一个视频帧；电子设备再从该视频中读取第二个视频帧(在图1中的编号为2)，将该第二个视频帧输入锐化滤波器中，以通过锐化滤波器对该第二个视频帧进行锐化滤波，并输出处理后的第二个视频帧；依此类推，直至锐化滤波器输出处理后的第v个视频帧后停止。其中，对视频帧进行锐化滤波可以看做是将抖动噪声引入视频帧，从而提升视频帧的视觉效果。
由于视频帧中的像素包括三个分量(亮度分量、色度分量和浓度分量)，所以，当需要增加视频帧的位深时，需要增加像素中每个分量的位深。
在一个可选的实施例中，可以通过锐化滤波器来增加像素中每个分量的位深。比如，将亮度分量的二进制数与一个锐化滤波器的卷积核中对应的系数相乘，再将所有乘积相加得到处理后该亮度分量的二进制数；将色度分量的二进制数与一个锐化滤波器的卷积核中对应的系数相乘，再将所有乘积相加得到处理后该色度分量的二进制数；将浓度分量的二进制数与一个锐化滤波器的卷积核中对应的系数相乘，再将所有乘积相加得到处理后该浓度分量的二进制数。其中，三个分量对应的锐化滤波器的卷积核可以相同，也可以不同，本实施例不作限定。
在另一个可选的实施例中，可以通过锐化滤波器增加亮度分量的位深，再通过末尾补零操作来增加色度分量和浓度分量的位深。比如，将亮度分量的二进制数与一个锐化滤波器的卷积核中对应的系数相乘，再将所有乘积相加得到处理后该亮度分量的二进制数；对色度分量的二进制数进行末尾补零操作，得到处理后该色度分量的二进制数；对浓度分量的二进制数进行末尾补零操作，得到处理后该浓度分量的二进制数。
请参考图2，其是本申请一个示例性实施例提供的视频帧处理方法的流程图。该视频帧处理方法可以应用在上述所示的终端或服务器中。在图2中，视频帧处理方法包括：
步骤210，获取第一位深与第二位深之间的位深差，其中，第一位深为显示器的位深，第二位深为该显示器待播放的视频的位深，该第二位深小于该第一位深。
为了便于区分显示器的位深和视频的位深，本申请实施例中将显示器的位深称为第一位深，将视频的位深称为第二位深；当然，两者也可以互换，即将视频的位深称为第一位深，将显示器的位深称为第二位深，本实施例不作限定。
需要说明的是，本实施例中的第二位深小于第一位深。比如，第一位深为10比特，第二位深为8比特；或者，第一位深为12比特，第二位深为8比特；或者，第一位深为12比特，第二位深为10比特。
在一个可选的实施方式中，电子设备可以先获取第一位深和第二位深，再计算第一位深和第二位深之间的位深差，下面对这种实施方式进行说明。
当电子设备是服务器时，服务器接收终端发送的视频获取请求，该视频获取请求中携带有显示器的第一位深和待播放的视频的视频标识；服务器可以从该视频获取请求中读取第一位深；再根据该视频标识确定待播放的视频，从该视频的视频信息中获取第二位深。其中，第一位深是终端从显示器的显示器信息中获取到的。服务器可以将第一位深减去第二位深，将得到的差值作为位深差；或者，服务器可以将第二位深减去第一位深，将得到的差值的绝对值作为位深差。当第一位深为10比特，第二位深为8比特时，位深差为2比特；或者，当第一位深为12比特，第二位深为8比特时，位深差为4比特；或者，当第一位深为12比特，第二位深为10比特时，位深差为2比特。
当电子设备是终端时，终端从显示器的显示器信息中读取第一位深，再从待播放的视频的视频信息中获取第二位深。终端可以将第一位深减去第二位深，将得到的差值作为位深差；或者，终端可以将第二位深减去第一位深，将得到的差值的绝对值作为位深差。
在另一个可选的实施方式中，电子设备可以直接获取第一位深与第二位深之间的位深差，下面对这种实施方式进行说明。
当电子设备是服务器时，服务器中存储有第二位深相同的各个视频，则服务器可以接收终端发送的视频获取请求，该视频获取请求中携带有位深差和待播放的视频的视频标识，服务器根据该视频标识确定待播放的视频，并读取该位深差。其中，位深差是终端根据显示器的第一位深和获取到的该第二位深计算得到的，其计算方式详见上文中的描述。
当电子设备是终端时，服务器在向终端发送待播放的视频时，还可以向终端发送位深差，该位深差是服务器根据终端中显示器的第一位深和该视频的第二位深计算得到的，其计算方式详见上文中的描述。
步骤220，根据位深差获取锐化滤波器。
本申请实施例中，电子设备中可以预设有多个锐化滤波器，且每个锐化滤波器的卷积核不同，所以，在得到位深差之后，电子设备还需要根据该位深差来选择一个锐化滤波器。或者，电子设备可以在得到位深差后，根据该位深差生成一个锐化滤波器。其中，电子设备所获取的锐化滤波器需要满足以下条件：位深差是m的整数倍，m是以2为底n的对数，n是锐化滤波器的卷积核中所有系数之和，m≥1且n≥2。
以电子设备选择一个锐化滤波器进行举例说明，假设一个锐化滤波器的卷积核为则该卷积核中所有系数之和n＝(-1)+(-2)+(-1)+(-2)+(16)+(-2)+(-1)+(-2)+(-1)＝4，m＝log24＝2，若位深差为2比特，则该位深差是m的1倍，该锐化滤波器符合上述条件，即在位深差为2比特时，电子设备可以选择卷积核为的锐化滤波器；若位深差为4比特，则该位深差是m的2倍，该锐化滤波器也符合上述条件，即在位深差为4比特时，电子设备也可以选择卷积核为的锐化滤波器。
以电子设备生成一个锐化滤波器进行举例说明，假设位深差为2比特，则电子设备确定m＝2，n＝22＝4，则可以生成卷积核为的锐化滤波器。
步骤230，将视频中的每个视频帧分别与锐化滤波器的卷积核进行卷积运算，得到处理后的视频帧。
对于视频中的每个视频帧中的每个像素，电子设备可以获取包含该像素的一个像素区域，将该像素区域中的所有像素的二进制数与卷积核中对应的系数相乘，再将所有乘积相加得到处理后该像素的二进制数，其运算流程详见上文中的描述，此处不作赘述。
需要说明的是，由于视频帧中包含多个像素，且每个像素之间的卷积运算过程互不影响，所以，电子设备可以并行对一个视频帧中的多个像素进行卷积运算，以提高处理效率。其中，对像素进行卷积运算即为将包含该像素的像素区域中所有像素的二进制数与卷积核进行卷积运算，下文中不再重复声明。
可选的，当并行运算需要硬件支持时，还可以根据并行运算的需求对电子设备的硬件进行改进，本实施例不对改进方式作限定。
综上所述，本实施例提供的视频帧处理方法，由于卷积核中所有系数之和为n，若该像素区域中所有像素的二进制数相等，则卷积运算会使该像素的二进制数扩大n倍，而以2为底n的对数为m，所以，相当于对该像素的二进制数进行了m位的末尾补零操作，以使该像素的位深从第二位深增大为第一位深。然而，由于像素区域中各个像素的二进制数并不相同，所以，该像素的二进制数只是近似扩大了n倍，而不是真正扩大了n倍，这样，在处理前的多个像素的二进制数连续时，处理后的这些像素的二进制数也可能是连续的，从而避免出现色阶等高线。
请参见图3，其是本申请一个示例性实施例提供的视频帧处理方法流程图。该视频帧处理方法可以应用在上述所示的终端或服务器中。在图3中，该视频帧处理方法包括：
步骤301，获取第一位深与第二位深之间的位深差，其中，第一位深为显示器的位深，第二位深为该显示器待播放的视频的位深，该第二位深小于该第一位深。
其中，步骤301的实现流程与上述步骤210的实现流程相同，此处不作赘述。
在得到位深差后，电子设备需要根据该位深差来获取锐化滤波器，其中，电子设备所获取的锐化滤波器需要满足以下条件：位深差是m的整数倍，m是以2为底n的对数，n是锐化滤波器的卷积核中所有系数之和，m≥1且n≥2。
本实施例中，若电子设备中存储有多个锐化滤波器，则电子设备可以根据位深差从这些锐化滤波器中选择一个锐化滤波器；若电子设备中未存储锐化滤波器，则电子设备可以根据位深差生成一个锐化滤波器，生成流程详见步骤220中的描述。下面以电子设备从多个锐化滤波器中选择一个锐化滤波器进行举例说明。
若电子设备中存储有多个锐化滤波器，则对于每个锐化滤波器，电子设备可以预先计算该锐化滤波器对应的m。比如，一个锐化滤波器的卷积核为则该卷积核中所有系数之和n＝(-1)+(-2)+(-1)+(-2)+(16)+(-2)+(-1)+(-2)+(-1)＝4，m＝log24＝2。
在得到位深差后，电子设备可以在针对每个锐化滤波器计算得到的m中，查找是否存在与该位深差相等的m，当存在与该位深差相等的m时，执行步骤302；当不存在与该位深差相等的m时，执行步骤304。
步骤302，当存在与位深差相等的m时，选择与该m对应的锐化滤波器，执行步骤303。
步骤303，将视频中的每个视频帧分别与锐化滤波器的卷积核进行卷积运算，得到处理后的视频帧，结束流程。
请参考图4，步骤303可以包括以下几个子步骤。
步骤3031，在视频中的第i个视频帧中确定包含第j个像素的像素区域，将该像素区域中的各个像素的二进制数与锐化滤波器的卷积核进行卷积运算，得到卷积结果，根据该卷积结果确定第j个像素的二进制数，i≥1且j≥1。
其中，卷积运算流程详见上文中的描述，此处不作赘述。
在得到第j个像素对应的卷积结果后，电子设备可以将该卷积结果作为第j个像素的二进制数。
步骤3032，将j更新为j+1，继续执行在视频中的第i个视频帧中确定包含第j个像素的像素区域的步骤，直至得到第i个视频帧中所有像素的二进制数后停止，得到处理后的第i个视频帧。
在得到第i个视频帧中第j个像素的二进制数后，电子设备可以将j更新为j+1，继续执行步骤3031，直至得到第i个视频帧中所有像素的二进制数后停止，电子设备即认为生成处理后的第i个视频帧，再执行步骤3033。
步骤3033，将i更新为i+1，j更新为1，继续执行在视频中的第i个视频帧中确定包含第j个像素的像素区域的步骤，直至得到所有处理后的视频帧后停止。
在得到处理后的第i个视频帧之后，若电子设备是服务器，则服务器可以对处理后的第i个视频帧进行存储；再将i更新为i+1，j更新为1，继续执行步骤3031-3032；直至得到处理后的最后一个视频帧后停止，得到处理后的视频，对该处理后的视频进行存储。或者，
在得到处理后的第i个视频帧之后，若电子设备是终端，则终端可以对处理后的第i个视频帧进行存储，再将i更新为i+1，j更新为1，继续执行步骤3031-3032，直至得到处理后的最后一个视频帧后停止，得到处理后的视频，对该处理后的视频进行存储。或者，
在得到处理后的第i个视频帧之后，若电子设备是终端，则终端可以在显示器中播放处理后的第i个视频帧；再将i更新为i+1，j更新为1，继续执行步骤3031-3032，直至播放完处理后的最后一个视频帧后停止。在这种实现方式中，终端可以在播放过程中增加视频的位深，而服务器无需提前对视频进行处理，既可以减少服务器存储多个位深的视频所占用的存储空间，减少服务器的压力，更容易做到向下兼容，且无需制定标准或进行额外设置。
需要说明的是，由于视频帧中包含多个像素，且每个像素之间的卷积运算过程互不影响，所以，电子设备可以并行对一个视频帧中的多个像素进行卷积运算，以提高处理效率。
可选的，当并行运算需要硬件支持时，还可以根据并行运算的需求对电子设备的硬件进行改进，本实施例不对改进方式作限定。
若视频帧中存在大面积的像素的二进制数相同，那么，其中一些像素对应的像素区域中的所有像素的二进制数相同，电子设备对这些像素进行卷积运算后，得到的二进制数相同，使得处理后的视频帧中会存在小面积的像素的二进制数相同。这样，在显示器上播放该处理后的视频帧时，用户能够明显感觉到显示画面中出现的一个像素块(即等值色块)，从而影响用户的观看体验。
本实施例中，电子设备可以在对一个像素进行卷积运算后，再对得到的卷积结果增加一个变量，这样，即使一些像素在卷积运算后的卷积结果相同，对这些像素的卷积结果增加不同的变量后，就可以保证这些像素最终的二进制数互不相同，避免了处理后的视频帧中出现小面积的像素的二进制数相同的问题，从而可以提升用户的观看体验。其中，对卷积结果增加一个变量可以视为锐化滤波产生的噪声在时域上的扩散。
在一个可选的实施例中，电子设备可以对每个像素的卷积结果增加一个随机数。由于对每个卷积结果增加的随机数不同，所以，当一些像素的卷积结果相同时，增加随机数后这些像素最终的二进制数不同，从而可以避免处理后的视频帧中出现小面积的像素的二进制数相同的问题。另外，随机数可以小于预定阈值，这样，可以使增加随机数后的二进制数与增加随机数前的卷积结果的偏差较小，从而避免偏差较大时影响数据的准确性的问题。
其中，预定阈值可以为位深差对应的最大二进制数。位深差对应的最大二进制数是指该最大二进制数的位数为位深差，且所有位的数值均为1。比如，位深差为2比特，则位深差对应的最大二进制数为11，预定阈值为4。
若第二位深为8比特，且位深差为2比特，则预定阈值为4，随机数可以是0000000000、0000000001、0000000010和0000000011中的任意一个。
为了便于理解，假设卷积运算理解为对该像素的二进制数进行末尾补零操作，则在像素的卷积结果上增加随机数且该随机数小于预定阈值时，可以理解为该随机数影响的是卷积结果中补零位的二进制数，而不会影响卷积结果中第二位深对应的高位二进制数，从而提高数据的准确性。
在另一个可选的实施例中，电子设备可以对每个像素的卷积结果增加一个预定值，该预定值与上一个视频帧中同一位置的像素的二进制数相关。由于上一个视频帧中不同位置的像素的二进制数可能不同，所以，根据不同位置的像素得到的预定值也不同，这样，当一些像素的卷积结果相同时，增加预定值后这些像素最终的二进制数不同，从而可以避免处理后的视频帧中出现小面积的像素的二进制数相同的问题。另外，由于相邻两个视频帧中同一位置的像素的二进制数之间存在关联，所以，相比于对卷积结果增加一个随机数来说，对该卷积结果增加一个预定值可以使得到的二进制数更为准确。另外，预定值可以是上一个视频帧中同一位置的像素的二进制数中的低位二进制数，由于增加低位二进制数相对于增加高位二进制数来说，对卷积结果的影响较小，所以，可以使增加预定值后的二进制数与增加预定值前的卷积结果的偏差较小，从而避免偏差较大时影响数据的准确性的问题。
若预定值为低k位二进制数，则请参考图5，步骤3031可以包括以下几个子步骤。其中，k可以是经验值，也可以是根据计算公式计算得到的数值，本实施例不作限定。通常，k的取值范围为[0,12]。
步骤30311，从第i-1个视频帧中的第j个像素的二进制数中提取低k位二进制数。
当i＝1时，视频中不存在第i-1个视频帧，电子设备可以对每个像素预设不同的初始值，则电子设备可以将第j个像素对应的初始值作为提取到的低k位二进制数；或者，电子设备可以生成一个随机数，将该随机数作为提取到的低k位二进制数，本实施例不作限定。
当i≥2时，视频中存在第i-1个视频帧，电子设备可以从第i-1个视频帧中查找第j个像素的二进制数，再将该二进制数的末尾k位二进制数作为提取到的低k位二进制数。其中，第i-1个视频帧中的第j个像素与第i个视频帧中的第j个像素的位置相同。
步骤30312，根据低k位二进制数与卷积结果之和，确定第i个视频帧中的第j个像素的二进制数。
假设包含第i个视频帧中的第j个像素的像素区域中各个像素的二进制数为卷积核为则对该像素进行卷积运算得到
其中，表示处理后第i个视频帧中第j个像素的二进制数，表示第i个视频帧中的第j个像素的二进制数，表示第i-1个视频帧中的第j个像素的二进制数，[END-k:END]表示低k位二进制数。
本实施例中，电子设备可以将低k位二进制数与卷积结果相加，由于加法可能会导致运算结果溢出，所以，电子设备还可以根据运算结果来确定第i个视频帧中的第j个像素最终的二进制数，即对运算结果进行上下限截断。
在一个可选的实施例中，根据低k位二进制数与卷积结果之和，确定第i个视频帧中的第j个像素的二进制数，可以包括：将低k位二进制数与卷积结果相加，得到运算结果；当该运算结果大于第一位深对应的最大二进制数时，将该最大二进制数作为第i个视频帧中的第j个像素的二进制数；当该运算结果小于或等于第一位深对应的最大二进制数时，将该运算结果作为第i个视频帧中的第j个像素的二进制数。
其中，第一位深对应的最大二进制数是指该最大二进制数的位数为第一位深，且所有位的数值均为1。比如，第一位深为8比特，则第一位深对应的最大二进制数为11111111；第一位深为10比特，则第一位深对应的最大二进制数为1111111111。
为了便于理解，下面以第一位深为10比特为例进行说明。电子设备将低k位二进制数与卷积结果相加，得到运算结果；当该运算结果大于1111111111时，则该第i个视频帧中第j个像素最终的二进制数为1111111111；当该运算结果小于1111111111时，则该第i个视频帧中第j个像素最终的二进制数为该运算结果。
请参考图6，终端先接收压缩后的视频，在每解码得到一个视频帧时，将该视频帧输入锐化滤波器中，将锐化滤波器的输出与上一个视频帧进行结合，将结合之后的得到的视频帧输出给显示器进行播放。
步骤304，当不存在与位深差相等的m时，选择与该位深差的因数相等的m，并选择与该m对应的锐化滤波器，执行步骤305。
因数是指能够被位深差整除的数，比如，位深差为4比特，则因数可以为2。
假设位深差为4比特，且电子设备中的锐化滤波器对应的m为2，由于m与4的因数2相等，所以，可以选择对应的m为2的锐化滤波器。
步骤305，将位深差除以因数，得到商h；将视频中的每个视频帧分别与锐化滤波器的卷积核进行h次卷积运算，得到处理后的视频帧。
其中，当h＝1时，位深差与m相等，电子设备可以执行步骤302-303；当h≥2，位深差与m不等，电子设备可以执行步骤304-305。
由于对视频进行一次锐化滤波，即相当于将该视频的位深增加因数位，所以，可以通过对该视频多次进行锐化滤波来使该视频由第二位深增大为第一位深。比如，位深差为4比特，且m为2，则可以对视频进行两次锐化滤波。其中，对视频进行锐化滤波的流程详见步骤303中的描述，此处不作赘述。
综上所述，本实施例提供的视频帧处理方法，由于卷积核中所有系数之和为n，若该像素区域中所有像素的二进制数相等，则卷积运算会使该像素的二进制数扩大n倍，而以2为底n的对数为m，所以，相当于对该像素的二进制数进行了m位的末尾补零操作，以使该像素的位深从第二位深增大为第一位深。然而，由于像素区域中各个像素的二进制数并不相同，所以，该像素的二进制数只是近似扩大了n倍，而不是真正扩大了n倍，这样，在处理前的多个像素的二进制数连续时，处理后的这些像素的二进制数也可能是连续的，从而避免出现色阶等高线。
电子设备可以并行对一个视频帧中的多个像素进行卷积运算，以提高处理效率。
电子设备可以在对一个像素进行卷积运算后，再对得到的卷积结果增加一个变量，这样，即使一些像素在卷积运算后的卷积结果相同，对这些像素的卷积结果增加不同的变量后，就可以保证这些像素最终的二进制数互不相同，避免了处理后的视频帧中出现小面积的像素的二进制数相同的问题，从而可以提升用户的观看体验。
当变量是上一个视频帧中同一位置的像素的二进制数中的低位二进制数时，由于相邻两个视频帧中同一位置的像素的二进制数之间存在关联，所以，相比于对卷积结果增加一个随机数来说，对该卷积结果增加一个预定值可以使得到的二进制数更为准确。另外，由于增加低位二进制数相对于增加高位二进制数来说，对卷积结果的影响较小，所以，可以使增加预定值后的二进制数与增加预定值前的卷积结果的偏差较小，从而避免偏差较大时影响数据的准确性的问题。
终端可以在播放过程中增加视频的位深，而服务器无需提前对视频进行处理，既可以减少服务器存储多个位深的视频所占用的存储空间，减少服务器的压力，更容易做到向下兼容，且无需制定标准或进行额外设置。
上述步骤302-303描述的是选择与位深差相等的m对应的锐化滤波器，步骤304-305描述的是选择与位深差的因数相等的m对应的锐化滤波器，若电子设备得到一个位深差后，既存在与该位深差相等的m对应的锐化滤波器，也存在与该位深差的因数相等的m对应的锐化滤波器，则电子设备可以根据自身的需求来选择一个锐化滤波器，下面对这两种锐化滤波器的效果进行介绍。
1、选择与位深差相等的m对应的锐化滤波器
当选择与位深差相等的m对应的退化滤波器时，电子设备可以对视频帧进行一次锐化滤波，即可将视频帧的位深由第二位深增大为第一位深。
通常来说，m越大，锐化滤波器中卷积核的阶数越高(即抽头数量越多)，所以，每个像素对应的像素区域中的像素的数量越多，此时，周围像素对该像素的影响较大，使得锐化滤波的效果不太好控制，可以根据实际的应用场景来改动卷积核。
另外，若视频帧中存在噪声，对该视频帧进行锐化滤波则相当于对该噪声进行扩散，由于电子设备对该视频帧进行了一次锐化滤波，所以，该噪声的扩散范围有限，从而提升视频帧的播放效果。
另外，锐化滤波器的算子的频谱在空域展开时的波形中包括谐波(即容易产生环形振动)，而谐波可能会对导致锐化滤波后的视频帧出现振铃效应，由于电子设备对该视频帧进行了一次锐化滤波，而一次锐化滤波时该谐波较小，所以，振铃效应对视频帧的播放效果的影响较小。
2、选择与位深差的因数相等的m对应的锐化滤波器
当选择与位深差的因数相等的m对应的退化滤波器时，电子设备需要对视频帧进行多次锐化滤波，才能将视频帧的位深由第二位深增大为第一位深。
通常来说，m越小，锐化滤波器中卷积核的阶数越低(即抽头数量越少)，所以，每个像素对应的像素区域中的像素的数量较少，此时，周围像素对该像素的影响较小，使得锐化滤波的效果较好控制。
另外，若视频帧中存在噪声，对该视频帧进行锐化滤波则相当于对该噪声进行扩散，由于电子设备需要对该视频帧进行多次锐化滤波，而每次锐化滤波都会导致噪声扩散，所以，该噪声的扩散范围较大，从而影响视频帧的播放效果。
另外，锐化滤波器的算子的频谱在空域的展开时的波形中包括谐波(即容易产生环形振动)，而谐波可能会对导致锐化滤波后的视频帧出现振铃效应，由于电子设备需要对该视频帧进行多次锐化滤波，而每次锐化滤波都会导致谐波增大，所以，振铃效应对视频帧的播放效果的影响较大。
下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
图7示出了本申请一个示例性实施例提供的视频帧处理装置的结构框图。该视频帧处理装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为终端或服务器的全部或一部分。该装置包括：
获取模块710，用于获取第一位深与第二位深的位深差，其中，第一位深为显示器的位深，第二位深为显示器待播放的视频的位深，第二位深小于第一位深；
获取模块710，还用于根据位深差获取锐化滤波器，位深差是m的整数倍，m是以2为底n的对数，n是锐化滤波器的卷积核中所有系数之和，m≥1且n≥2；
卷积模块720，用于将视频中的每个视频帧分别与锐化滤波器的卷积核进行卷积运算，得到处理后的视频帧。
在一个可选的实施例中，获取模块710，还用于：在存在与位深差相等的m时，选择与m对应的锐化滤波器。
在一个可选的实施例中，获取模块710，还用于：在不存在与位深差相等的m时，选择与位深差的因数相等的m，并选择与m对应的锐化滤波器。
在一个可选的实施例中，卷积模块720，还用于：将位深差除以因数，得到商h，h≥2；将视频中的每个视频帧分别与锐化滤波器的卷积核进行h次卷积运算，得到处理后的视频帧。
请参考图8，在一个可选的实施例中，该装置还包括：
播放模块730，用于在显示器中播放每个处理后的视频帧；或者，
存储模块740，用于对每个处理后的视频帧进行存储。
在一个可选的实施例中，卷积模块720，还用于：在视频中的第i个视频帧中确定包含第j个像素的像素区域，将像素区域中的各个像素的二进制数与锐化滤波器的卷积核进行卷积运算，得到卷积结果，根据卷积结果确定第j个像素的二进制数，i≥1且j≥1；将j更新为j+1，继续执行在视频中的第i个视频帧中确定包含第j个像素的像素区域的步骤，直至得到第i个视频帧中所有像素的二进制数后停止，得到处理后的第i个视频帧；将i更新为i+1，j更新为1，继续执行在视频中的第i个视频帧中确定包含第j个像素的像素区域的步骤，直至得到所有处理后的视频帧后停止。
在一个可选的实施例中，当i≥2时，卷积模块720，还用于：从第i-1个视频帧中的第j个像素的二进制数中提取低k位二进制数；根据低k位二进制数与卷积结果之和，确定第i个视频帧中的第j个像素的二进制数。
在一个可选的实施例中，卷积模块720，还用于：将低k位二进制数与卷积结果相加，得到运算结果；当运算结果大于第一位深对应的最大二进制数时，将最大二进制数作为第i个视频帧中的第j个像素的二进制数；当运算结果小于或等于第一位深对应的最大二进制数时，将运算结果作为第i个视频帧中的第j个像素的二进制数。
综上所述，本实施例提供的视频帧处理装置，由于卷积核中所有系数之和为n，若该像素区域中所有像素的二进制数相等，则卷积运算会使该像素的二进制数扩大n倍，而以2为底n的对数为m，所以，相当于对该像素的二进制数进行了m位的末尾补零操作，以使该像素的位深从第二位深增大为第一位深。然而，由于像素区域中各个像素的二进制数并不相同，所以，该像素的二进制数只是近似扩大了n倍，而不是真正扩大了n倍，这样，在处理前的多个像素的二进制数连续时，处理后的这些像素的二进制数也可能是连续的，从而避免出现色阶等高线。
图9是本申请一个示例性实施例提供的电子设备的结构框图，如图9所示，该终端包括处理器910和存储器920，所述存储器920中存储有至少一条指令，所述指令由所述处理器910加载并执行以实现如上各个实施例所述的视频帧处理方法。
本申请实施例还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如上各个实施例所述的视频帧处理方法。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如上各个实施例所述的视频帧处理方法。
需要说明的是：上述实施例提供的视频帧处理装置在执行视频帧处理方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的视频帧处理装置与视频帧处理方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种视频帧处理方法，其特征在于，所述方法包括：
获取第一位深与第二位深之间的位深差，其中，所述第一位深为显示器的位深，所述第二位深为所述显示器待播放的视频的位深，所述第二位深小于所述第一位深；
根据所述位深差获取锐化滤波器，所述位深差是m的整数倍，所述m是以2为底n的对数，所述n是所述锐化滤波器的卷积核中所有系数之和，m≥1且n≥2；
将所述视频中的每个视频帧分别与所述锐化滤波器的卷积核进行卷积运算，得到处理后的视频帧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述位深差获取锐化滤波器，包括：
当存在与所述位深差相等的m时，选择与所述m对应的锐化滤波器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述位深差获取锐化滤波器，包括：
当不存在与所述位深差相等的m时，选择与所述位深差的因数相等的m，并选择与所述m对应的锐化滤波器。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述视频中的每个视频帧分别与所述锐化滤波器的卷积核进行卷积运算，得到处理后的视频帧，包括：
将所述位深差除以所述因数，得到商h，h≥2；
将所述视频中的每个视频帧分别与所述锐化滤波器的卷积核进行h次卷积运算，得到处理后的视频帧。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述显示器中播放每个处理后的视频帧；或者，
对每个处理后的视频帧进行存储。
6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述将所述视频中的每个视频帧分别与所述锐化滤波器的卷积核进行卷积运算，得到处理后的视频帧，包括：
在所述视频中的第i个视频帧中确定包含第j个像素的像素区域，将所述像素区域中的各个像素的二进制数与所述锐化滤波器的卷积核进行卷积运算，得到卷积结果，根据所述卷积结果确定所述第j个像素的二进制数，i≥1且j≥1；
将j更新为j+1，继续执行所述在所述视频中的第i个视频帧中确定包含第j个像素的像素区域的步骤，直至得到所述第i个视频帧中所有像素的二进制数后停止，得到处理后的第i个视频帧；
将i更新为i+1，j更新为1，继续执行所述在所述视频中的第i个视频帧中确定包含第j个像素的像素区域的步骤，直至得到所有处理后的视频帧后停止。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当i≥2时，所述根据所述卷积结果确定所述第j个像素的二进制数，包括：
从第i-1个视频帧中的第j个像素的二进制数中提取低k位二进制数；
根据所述低k位二进制数与所述卷积结果之和，确定所述第i个视频帧中的第j个像素的二进制数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述低k位二进制数与所述卷积结果之和，确定所述第i个视频帧中的第j个像素的二进制数，包括：
将所述低k位二进制数与所述卷积结果相加，得到运算结果；
当所述运算结果大于所述第一位深对应的最大二进制数时，将所述最大二进制数作为所述第i个视频帧中的第j个像素的二进制数；
当所述运算结果小于或等于所述第一位深对应的最大二进制数时，将所述运算结果作为所述第i个视频帧中的第j个像素的二进制数。
9.一种视频帧处理装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取第一位深与第二位深之间的位深差，其中，所述第一位深为显示器的位深，所述第二位深为所述显示器待播放的视频的位深，所述第二位深小于所述第一位深；
所述获取模块，还用于根据所述位深差获取锐化滤波器，所述位深差是m的整数倍，所述m是以2为底n的对数，所述n是所述锐化滤波器的卷积核中所有系数之和，m≥1且n≥2；
卷积模块，用于将所述视频中的每个视频帧分别与所述锐化滤波器的卷积核进行卷积运算，得到处理后的视频帧。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述指令由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至9任一所述的视频帧处理方法。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现如权利要求1至9任一所述的视频帧处理方法。
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