CN110267038A - 编码方法及装置、解码方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种编码方法及装置、解码方法及装置，编码方法包括：获取第一色彩空间图像的多个像素点的第一色彩空间向量；根据多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量；根据转换矩阵和转换偏置向量，将第一色彩空间图像的每个像素点的第一色彩空间向量转换成第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量；对第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量进行编码，得到码流。该编码方法能够在编码过程中，实现任意图像进行色彩空间转换的最优化。

Description

编码方法及装置、解码方法及装置
技术领域
本发明涉及编解码技术领域，具体涉及一种编码方法及装置、解码方法及装置。
背景技术
图像的像素点可以用RGB色彩空间表示，也可以使用其他的坐标例如YCbCr、HSV等色彩空间表示。例如，从图像传感器输出的图像是采用RGB 3元素色彩空间表示图像的一个像素，而在一般的图像编解码器，例如JPEG、BPG、HEVC或H266等图像/视频压缩编解码器中，则采用YCbCr 3元素色彩空间表示图像的一个像素，3个色度分量分别进入3个独立的处理通道进行编解码处理。传统的图像从RGB空间到YCbCr空间的转换，是线性变换，如图1所示。
通常采用标准的BT.601/BT.709/YCoCg等固定转换公式将RGB图像转换成YCbCr图像，例如BT.601 RGB->YCbCr如公式(1)所示，相应的YCbCr->RGB则为公式(1)对应的数学逆变换。
由于BT.601RGB->YCbCr采用固定转换公式(1)，其中，转换矩阵中的参数及转换偏置向量中的参数均为常数，其逆转换公式中的参数也为常数，并不能实现任意图像从RGB空间转换为YCbCr空间的最优化处理。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种编码方法及装置、解码方法及装置，能够在编码过程中，实现任意图像进行色彩空间转换的最优化。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种编码方法，包括：获取第一色彩空间图像的多个像素点的第一色彩空间向量；根据多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量；根据转换矩阵和转换偏置向量，将第一色彩空间图像的每个像素点的第一色彩空间向量转换成第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量；对第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量进行编码，得到码流。
在本发明的一个实施例中，上述第一色彩空间图像为RGB图像，第二色彩空间图像为YCbCr图像，其中，上述根据多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量，包括：根据至少一个像素点的RGB向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量，其中，上述根据转换矩阵和转换偏置向量，将第一色彩空间图像的每个像素点的第一色彩空间向量转换成第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量，包括：将转换矩阵乘以RGB图像的每一个像素点的RGB向量，并加上转换偏置向量，得到YCbCr图像对应像素点的YCbCr向量。
在本发明的一个实施例中，上述根据至少一个像素点的RGB向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量，包括：将至少一个像素点中的每个像素点的RGB向量分别减去局部临近区域的像素点的RGB向量的平均值，得到多个RGB特征向量；利用多个RGB特征向量进行主成分分析计算，得到转换矩阵参数和转换偏置向量。
在本发明的一个实施例中，上述利用多个RGB特征向量进行主成分分析计算，得到转换矩阵参数和转换偏置向量，包括：
利用多个RGB特征向量进行主成分分析计算，得到中间转换矩阵；
将中间转换矩阵进行归一化处理，得到转换矩阵；
根据转换矩阵的负元素得到转换偏置向量。
在本发明的一个实施例中，上述根据转换矩阵的负元素得到转换偏置向量，包括：
根据下述公式得到转换偏置向量
Yoffset＝16；Cboffset＝-1*sumneg(y1,y2,y3)*255+16；
Croffset＝-1*sumneg(z1,z2,z3)*255+16；
其中，sumneg(y1,y2,y3)为y1,y2,y3的负元素之和，sumneg(z1,z2,z3)为z1,z2,z3的负元素之和。
在本发明的一个实施例中，RGB图像平均分割成N×M个非重叠区域，像素点为N×M个非重叠区域中的一个区域中的像素点，像素点的局部临近区域为像素点所处的区域；或者像素点的局部临近区域为以像素点为中心的周围的A×B个临近像素点所处的区域。
在本发明的一个实施例中，在上述根据至少一个像素点的RGB向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量之前，该编码方法还包括：对RGB图像的多个像素点进行抽样采样，获取至少一个样本像素点的RGB向量。
在本发明的一个实施例中，上述对RGB图像的多个像素点进行抽样采样，获取至少一个样本像素点的RGB向量，包括：在RGB图像的水平方向每隔a个像素点取一个样本像素点；在RGB图像的垂直方向每隔b个像素点取一个样本像素点。
在本发明的一个实施例中，该编码方法还包括：发送码流、转换矩阵和转换偏置向量至解码器。
在本发明的一个实施例中，该编码方法还包括：根据RGB图像的多个像素点的RGB向量和YCbCr重构帧的对应像素点的YCbCr向量，利用最小二乘法拟合得到逆转换矩阵和逆转换偏置向量；发送码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量至解码器。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种解码方法，包括：接收编码器发送的码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量；对码流进行解码，得到第二色彩空间图像；根据逆转换矩阵和逆转换偏置向量，将第二色彩空间图像的每个像素点的第二色彩空间向量转换成第一色彩空间图像对应像素点的第一色彩空间向量。
在本发明的一个实施例中，上述第二色彩空间图像为YCbCr图像，第一色彩空间图像为RGB图像，其中，上述根据逆转换矩阵和逆转换偏置向量，将第二色彩空间图像的每个像素点的第二色彩空间向量转换成第一色彩空间图像对应像素点的第一色彩空间向量，包括：将逆转换矩阵乘以YCbCr图像的每一个像素点的YCbCr向量，并加上逆转换偏置向量，得到RGB图像对应像素点的RGB向量。
在本发明的一个实施例中，上述逆转换矩阵和逆转换偏置向量是根据第一色彩空间图像的多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得的转换矩阵和转换偏置向量进行逆变换得到的；或者逆转换矩阵和逆转换偏置向量是根据第一色彩空间图像的多个像素点的第一色彩空间向量和第二色彩空间重构帧的对应像素点的第二色彩空间向量，利用最小二乘法拟合得到的。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种编码装置，包括：获取模块，用于获取第一色彩空间图像的多个像素点的第一色彩空间向量；主成分分析模块，用于根据多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量；转换模块，用于根据转换矩阵和转换偏置向量，将第一色彩空间图像的每个像素点的第一色彩空间向量转换成第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量；发送模块，用于对第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量进行编码，得到码流。
根据本发明实施例的第四方面，提供一种解码装置，包括：接收模块，用于接收编码器发送的码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量；解码模块，用于对码流进行解码，得到第二色彩空间图像；转换模块，用于根据逆转换矩阵和逆转换偏置向量，将第二色彩空间图像的每个像素点的第二色彩空间向量转换成第一色彩空间图像对应像素点的第一色彩空间向量。
根据本发明实施例的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述可执行指令被处理器执行时实现如上所述的方法。
根据本发明实施例提供的技术方案，通过获取第一色彩空间图像的多个像素点的第一色彩空间向量；根据多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量；根据转换矩阵和转换偏置向量，将第一色彩空间图像转换成第二色彩空间图像；对第二色彩空间图像进行编码，得到码流，能够针对不同图像生成自适应参数，即不同的转换矩阵和转换偏置向量，从而实现任意图像进行色彩空间转换的最优化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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所示为RGB空间与YCbCr空间的空间转换坐标图。
图2所示为本发明一实施例提供的编码方法的流程示意图。
图3所示为本发明另一实施例提供的编码方法的流程示意图。
图4所示为本发明一实施例提供的解码方法的流程示意图。
图5所示为本发明另一实施例提供的解码方法的流程示意图。
图6所示为本发明一实施例提供的编码装置的框图。
图7所示为本发明另一实施例提供的编码装置的框图。
图8所示为本发明一实施例提供的解码装置的框图。
图9所示为本发明另一实施例提供的解码装置的框图。
图10所示为本发明一实施例提供的装置的框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
图2所示为本发明一实施例提供的编码方法的流程示意图。该方法可以由编码器执行。如图2所示，该方法包括如下内容。
S210：获取第一色彩空间图像的多个像素点的第一色彩空间向量。
图像的色彩空间可以是RGB色彩空间、YCbCr色彩空间、YUV色彩空间或HSV色彩空间等，本发明对色彩空间的种类不作具体限定。
在本发明的一个实施例中，第一色彩空间图像为RGB图像，第二色彩空间图像为YCbCr图像。具体地，获取RGB图像的每个像素点的RGB向量，可以将其记为[Ri,j,Gi,j,Bi,j]T,其中，i、j表示像素的坐标位置。
S220：根据多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法(PCA方法)获得转换矩阵和转换偏置向量。
具体地，可以根据至少一个像素点的RGB向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量。至少一个像素点可以为RGB图像的全部像素点，也可以为RGB图像的部分像素点，本发明对此不作限定。
例如，至少一个像素点可以是通过对RGB图像的多个像素点进行抽样采样，获取到的至少一个样本像素点。例如，在RGB图像的水平及垂直方向进行跳采样，具体地，可以在RGB图像的水平方向每隔a个像素点取一个样本像素点，在RGB图像的垂直方向每隔b个像素点取一个样本像素点，比如RGB图像大小为H×W，相对于取RGB图像的全部的H×W个样本像素点，通过抽样采样只需取原来样本像素点数量的1/ab，即(H×W)/ab个样本像素点，减少了统计样本数量，由此可以减少主成分分析的计算量。应当理解，上述描述仅为示例性描述，本发明对抽样采样的具体方式不作限定。
通过将至少一个像素点的RGB向量作为统计样本进行主成分分析计算，可以获得转换矩阵和转换偏置向量。具体地，可以将至少一个像素点中的每个像素点的RGB向量分别减去局部临近区域的像素点的RGB向量的平均值，得到多个RGB特征向量；利用多个RGB特征向量进行主成分分析计算，得到转换矩阵参数和转换偏置向量。
例如，至少一个像素点为(H×W)/ab个样本像素点，针对RGB图像的每个样本像素点的RGB向量[Ri,j,Gi,j,Bi,j]T，分别减去局部临近区域内的RGB向量的平均值可以得到(H×W)/ab组3×1的[R1i,j,G1i,j,B1i,j]T特征向量。
局部临近区域的划分可以按照需求自行划分，本发明对此不作具体限定。例如，将RGB图像平均分割成N×M个矩形非重叠区域，例如水平方向、垂直方向均4平分，共分成16个区域，每个区域内的像素点的局部临近区域为像素点所处的当前区域，即无论该像素点处于当前区域的中心或边缘，其局部临近区域均为该当前区域。再例如，以像素点为中心，该像素点的局部临近区域为以该像素点为中心的周围的A×B个临近像素点所处的区域。由于图像中的RGB分布呈现多中心化分布，因此在做图像化RGB的方差分布统计时，相对于减去RGB图像全部像素点的RGB向量的平均值，减去局部临近区域的像素点的RGB向量的平均值获得的统计量更加准确，误差更小。
利用多个RGB特征向量进行主成分分析计算，得到转换矩阵参数和转换偏置向量。可以先对统计样本进行PCA计算，再进行归一化处理，也可以先对统计样本进行归一化处理，再进行PCA计算，本发明对此不作具体限定。
由于归一化操作会导致RGB三分量的方差值相对大小无法区分，而方差值的相对大小对于后继的操作是关键性的信息，因此在本发明的一个实施例中，没有采用通常在PCA之前做一次归一化处理的操作，而是将上述[R1i,j,G1i,j,B1i,j]T特征向量直接作为PCA方法的统计样本输入，进行PCA计算。具体地，将多个RGB特征向量进行主成分分析计算，得到中间转换矩阵；中间转换矩阵进行归一化处理，得到转换矩阵；根据转换矩阵的负元素得到转换偏置向量。
具体地，通过主成分分析方法可获得下述最优化线性转换矩阵，即中间转换矩阵：
为保证转换后的Y的范围为[16，235](有效范围量程为219)，Cb/Cr的范围为[16，240]为(有效范围量程为224)，可以根据公式(3)至(7)对Tpca进行归一化处理，得到3×3转换矩阵
[x1 x2 x3]＝L1normalize([xp1,xp2,xp3*219/255 (3)
ScaleCb＝224/255/(|yp1|+|yp2|+|yp3|) (4)
[y1 y2 y3]＝[yp1,yp2,yp3]*ScaleCb (5)
ScaleCr＝224/255/(|zp1|+|zp2|+|zp3|) (6)
[z1 z2 z3]＝[zp1,zp2,zp3]*ScaleCr (7)
其中，L1normalize([xp1,xp2,xp3])表示范为1的归一化处理，即xp1＝xp1/(xp1+xp2+xp3)，xp2＝xp2/(xp1+xp2+xp3)，xp3＝xp3/(xp1+xp2+xp3)；ScaleCb表示ScaleCb用在公式(5)中；同理ScaleCr表示ScaleCr用在公式(7)中。
根据转换矩阵的负元素可以得到转换偏置向量，具体地，通过公式(8)至(10)得到3×1转换偏置向量
Yoffset＝16； (8)
Cboffset＝-1*sumneg(y1,y2,y3)*255+16； (9)
Croffset＝-1*sumneg(z1,z2,z3)*255+16； (10)
其中，sumneg(y1,y2,y3)为y1,y2,y3的负元素之和，sumneg(z1,z2,z3)为z1,z2,z3的负元素之和。
S230：根据转换矩阵和转换偏置向量，将第一色彩空间图像的每个像素点的第一色彩空间向量转换成第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量。
根据步骤S120得到的转换矩阵和转换偏置向量可以得到RGB图像转换成YCbCr图像的转换公式(11)。
即将转换矩阵乘以RGB图像的每一个像素点的RGB向量，并加上转换偏置向量，得到YCbCr图像对应像素点的YCbCr向量，从而将RGB图像转换成YCbCr图像。
S240：对第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量进行编码，得到码流。
根据本发明实施例提供的技术方案，通过获取第一色彩空间图像的多个像素点的第一色彩空间向量；根据多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量；根据转换矩阵和转换偏置向量，将第一色彩空间图像转换成第二色彩空间图像；对第二色彩空间图像进行编码，得到码流，能够针对不同图像生成自适应参数，即不同的转换矩阵和转换偏置向量，从而实现任意图像进行色彩空间转换的最优化。
在本发明的另一个实施例中，该编码方法还包括：发送码流、转换矩阵和转换偏置向量至解码器。
解码器可以根据包括转换矩阵和转换偏置向量的转换公式(11)的数学逆变换，将YCbCr图像转换成RGB图像。
在本发明的另一个实施例中，该编码方法还包括：RGB图像的多个像素点的RGB向量和YCbCr重构帧的对应像素点的YCbCr向量，利用最小二乘法拟合得到逆转换矩阵和逆转换偏置向量；发送码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量至解码器。
图像编码器对YCbCr图像进行压缩后，除了输出码流还会输出一个YCbCr重构帧作为参考。YCbCr重构帧与解码器解压后输出的YCbCr图像一致。YCbCr图像压缩后，相对于压缩前的YCbCr图像有所变形，直接根据转换公式(11)的数学逆变换，并不是最优化处理，因此，可以根据RGB图像与YCbCr重构帧的像素点的向量重新确定逆转换矩阵Tdec和逆转换偏置向量Offdec，并和码流一起发送至解码器。解码器利用包括逆转换矩阵Tdec和逆转换偏置向量Offdec的逆转换公式(12)将YCbCr图像转换成RGB图像，可以获得更高的RGB-PSNR增益，即RGB图像的还原度更高。
具体地，根据RGB图像的多个像素点的RGB向量和YCbCr重构帧的对应像素点的YCbCr向量，组成一个超定方程(13)。
中的每列为RGB图像中每个像素点的RGB值，共有H×W列；中的每列为YCbCr重构帧的对应像素点的YCbCr值，共有H×W列；逆转换矩阵Tdec和Offdec中的每行可以由一次最小二乘法拟合获得。
图3所示为本发明另一实施例提供的编码方法的流程示意图。该方法可以由编码器执行。图3的方法为图2的方法的例子，在此适当省略详细的描述。如图3所示，该方法包括如下内容。
S310：获取RGB图像的多个像素点中的每个像素点的RGB向量[Ri,j,Gi,j,Bi,j]T。
其中，i、j为像素点的坐标位置，RGB图像大小为H×W。
S320：对多个像素点进行抽样采样，获得至少一个样本像素点。
具体地，在RGB图像的水平方向每隔a个像素点取一个像素点，在其垂直方向每隔b个像素点取一个像素点，共获取(H×W)/ab个样本像素点。
S330：将至少一个样本像素点中的每个样本像素点的RGB向量分别减去局部临近区域的RGB向量的平均值，获得至少一个[R1i,j,G1i,j,B1i,j]T特征向量。
具体地，获得(H×W)/ab个[R1i,j,G1i,j,B1i,j]T特征向量。
S340：将至少一个[R1i,j,G1i,j,B1i,j]T特征向量作为PCA统计样本，通过PCA方法获得中间转换矩阵。
具体地，通过PCA方法获得最优化行性转换矩阵，即公式(2)：
S350：对中间转换矩阵进行归一化处理，得到转换矩阵。
具体地，根据公式(3)至(9)对中间转换矩阵进行归一化处理，从而得到转换矩阵
S360：根据转换矩阵的负元素，得到转换偏置向量。
具体地，可以根据公式(8)至(10)获得转换偏置向量
根据步骤S240和S250，可以确定RGB图像向YCbCr图像的转换公式：
S370：根据转换矩阵和转换偏置向量，将RGB图像转换为YCbCr444图像。
具体地，根据上述转换公式将RGB图像的多个像素点中的每个像素点的RGB向量转化为YCbCr444图像对应像素点的YCbCr向量。
S380：对YCbCr444图像进行下采样，得到YCbCr420图像。
具体地，YCbCr444格式为每个像素对应1个Y，1个Cb，1个Cr；YCbCr420格式为每个像素对应1个Y，每4个像素(2x2块)对应一个Cb和Cr，因此YCbCr420格式的CbCr只有YCbCr444格式的CbCr数据量的1/4。通过下采样对YCbCr 444的CbCr分别进行图像缩小，一般采用bilinear或者bicubic算法，从而获得YCbCr 420格式。
S390：利用图像编码器对YCbCr420图像进行编码，并输出码流及YCbCr420重构帧。
S3100：对YCbCr420重构帧进行上采样，得到YCbCr444重构帧。
S3110：根据RGB图像的多个像素点的RGB向量和YCbCr444重构帧的对应像素点的YCbCr444向量，利用最小二乘法拟合得到逆转换矩阵和逆转换偏置向量。
S3120：发送码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量至解码器。
根据本发明实施例的技术方案，能够根据RGB图像的像素点的RGB向量生成自适应的参数，即转换矩阵和转换偏置向量，实现RGB图像向YCbCr图像转换的最优化，另外，根据RGB图像的RGB向量和重构帧的对应像素点的YCbCr向量，利用最小二乘法拟合得到逆转换矩阵和逆转换偏置向量，并将其与码流一起发送到解码器，有助于解码器实现YCbCr图像向RGB图像转换的最优化，获得更高的RGB-PSNR增益，使RGB图像还原度增高。
图4所示为本发明一实施例提供的解码方法的流程示意图。该方法可以由解码器执行。如图4所示，该方法包括如下内容。
S410：接收编码器发送的码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量。
S420：对码流进行解码，得到第二色彩空间图像。
在本发明实施例中，第二色彩空间图像为YCbCr图像，第一色彩空间图像为RGB图像。
S430：根据逆转换矩阵和逆转换偏置向量，将第二色彩空间图像的每个像素点的第二色彩空间向量转换成第一色彩空间图像对应像素点的第一色彩空间向量。
具体地，可以将逆转换矩阵乘以YCbCr图像的每一个像素点的YCbCr向量，并加上逆转换偏置向量，得到RGB图像对应像素点的RGB向量，即根据公式(12)将YCbCr图像转换成RGB图像。
在本发明的一个实施例中，逆转换矩阵Tdec和逆转换偏置向量Offdec是根据第一色彩空间图像的多个像素点的第一色彩空间向量和第二色彩空间重构帧的对应像素点的第一色彩空间向量，利用最小二乘法拟合得到。
在本发明的另一个实施例中，逆转换矩阵Tdec和逆转换偏置向量Offdec是根据第一色彩空间图像的多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得的转换矩阵Tenc和转换偏置向量Offenc进行逆变换得到的，即根据下述公式的数学逆变换得到的。
根据本发明实施例提供的技术方案，通过接收编码器发送的码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量；对码流进行解码，得到第二色彩空间图像；根据逆转换矩阵和逆转换偏置向量，将第二色彩空间图像的每个像素点的第一色彩空间向量转换成第一色彩空间图像对应像素点的第一色彩空间向量，能够针对不同的图像采用不同的逆转换矩阵和逆转换偏置向量，实现任意图像进行色彩空间转换的最优化，获得更高的RGB-PSNR增益，压缩图像还原度高。
图5所示为本发明另一实施例提供的解码方法的流程示意图。该方法可以由解码器执行。图5的方法为图4的方法的例子，在此适当省略详细的描述。如图5所示，该方法包括如下内容。
S510：接收编码器发送的码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量。
S520：对码流进行解码，得到YCbCr420图像。
S530：对YCbCr420图像进行上采样得到YCbCr444图像。
具体地，对解压缩后的YCbCr420数据的CbCr进行图像放大，例如，可以采用bilinear或者bicubic算法，从而获得YCbCr444格式的图像。
S540：根据逆转换矩阵和逆转换偏置向量，将YCbCr444图像转换成RGB图像。
具体地，根据公式(12)将YCbCr444图像转换成RGB图像。
根据本发明实施例提供的技术方案，通过接收编码器发送的码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量；对码流进行解码，得到YCbCr420图像；对YCbCr420图像进行上采样得到YCbCr444图像；根据逆转换矩阵和逆转换偏置向量，将YCbCr444图像转换成RGB图像，能够实现图像从YCbCr空间转换成RGB空间的最优化，获得更高的RGB-PSNR增益，使RGB图像还原度较高。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。
图6所示为本发明一实施例提供的编码装置的框图。如图6所示，该编码装置600包括：
获取模块610，用于获取第一色彩空间图像的多个像素点的第一色彩空间向量；
主成分分析模块620，用于根据多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量；
转换模块630，用于根据转换矩阵和转换偏置向量，将第一色彩空间图像的每个像素点的第一色彩空间向量转换成第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量；
发送模块640，用于对第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量进行编码，得到码流。
根据本发明实施例提供的技术方案，通过获取第一色彩空间图像的多个像素点的第一色彩空间向量；根据多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量；根据转换矩阵和转换偏置向量，将第一色彩空间图像转换成第二色彩空间图像；对第二色彩空间图像进行编码，得到码流，能够针对不同图像生成自适应参数，即不同的转换矩阵和转换偏置向量，从而实现任意图像进行色彩空间转换的最优化。
在本发明的另一个实施例中，上述第一色彩空间图像为RGB图像，第二色彩空间图像为YCbCr图像，主成分分析模块620还用于根据至少一个像素点的RGB向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量，转换模块630还用于将转换矩阵乘以RGB图像的每一个像素点的RGB向量，并加上转换偏置向量，得到YCbCr图像对应像素点的YCbCr向量。
在本发明的另一个实施例中，主成分分析模块620还用于将至少一个像素点中的每个像素点的RGB向量分别减去局部临近区域的像素点的RGB向量的平均值，得到多个RGB特征向量；利用多个RGB特征向量进行主成分分析计算，得到转换矩阵参数和转换偏置向量。
在本发明的另一个实施例中，主成分分析模块620还用于利用多个RGB特征向量进行主成分分析计算，得到中间转换矩阵；将中间转换矩阵进行归一化处理，得到转换矩阵；根据转换矩阵的负元素得到转换偏置向量。
在本发明的另一个实施例中，主成分分析模块620还用于根据下述公式得到转换偏置向量
Yoffset＝16；Cboffset＝-1*sumneg(y1，y2，y3)*255+16；
Croffset＝-1*sumneg(z1，z2，z3)*255+16；
其中，sumneg(y1，y2，y3)为y1，y2，y3的负元素之和，sumneg(z1，z2，z3)为z1，z2，z3的负元素之和。
在本发明的另一个实施例中，RGB图像平均分割成N×M个非重叠区域，像素点为N×M个非重叠区域中的一个区域中的像素点，像素点的局部临近区域为像素点所处的区域；或者像素点的局部临近区域为以像素点为中心的周围的A×B个临近像素点所处的区域。
在本发明的另一个实施例中，该编码装置还包括采样模块650，用于在根据至少一个样本像素点的RGB向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量之前，对RGB图像的多个像素点进行抽样采样，获取至少一个样本像素点的RGB向量。
在本发明的另一个实施例中，采样模块650还用于在RGB图像的水平方向每隔a个像素点取一个样本像素点；在RGB图像的垂直方向每隔b个像素点取一个样本像素点。
在本发明的另一个实施例中，发送模块640还用于发送码流、转换矩阵和转换偏置向量至解码器。
在本发明的另一个实施例中，该编码装置还包括拟合模块660，用于根据RGB图像的多个像素点的RGB向量和YCbCr重构帧的对应像素点的YCbCr向量，利用最小二乘法拟合得到逆转换矩阵和逆转换偏置向量；发送模块640还用于发送码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量至解码器。
图7所示为本发明另一实施例提供的编码装置的框图。图7的编码装置为图6的编码装置的例子，在此适当省略详细的描述。如图7所示，该编码装置包括主成分分析(PCA)模块710；色彩空间转换模块720，用于根据PCA模块710发送的转换矩阵和转换偏置向量，将RGB图像转换成YCbCr444图像；Cb/Cr下采样模块730，用于对YCbCr444图像进行下采样，得到YCbCr420图像；YCbCr编码器740，用于对YCbCr420图像进行编码，并输出码流及YCbCr420重构帧；Cb/Cr上采样模块750，用于对YCbCr420重构帧进行上采样，得到YCbCr444重构帧；最小二乘法(LSM)模块760，用于根据RGB图像的多个像素点的RGB向量和YCbCr444重构帧的对应像素点的YCbCr444向量，利用最小二乘法拟合得到逆转换矩阵Tdec和逆转换偏置向量Offdec。
图8所示为本发明一实施例提供的解码装置的框图。如图8所示，该解码装置800包括：
接收模块810，用于接收编码器发送的码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量；
解码模块820，用于对码流进行解码，得到第二色彩空间图像；
转换模块830，用于根据逆转换矩阵和逆转换偏置向量，将第二色彩空间图像的每个像素点的第二色彩空间向量转换成第一色彩空间图像对应像素点的第一色彩空间向量。
根据本发明提供的技术方案，通过接收编码器发送的码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量；对码流进行解码，得到第二色彩空间图像；根据逆转换矩阵和逆转换偏置向量，将第二色彩空间图像的每个像素点的第一色彩空间向量转换成第一色彩空间图像对应像素点的第一色彩空间向量，能够针对不同的图像采用不同的逆转换矩阵和逆转换偏置向量，实现任意图像进行色彩空间转换的最优化，获得更高的RGB-PSNR增益，压缩图像还原度高。
在本发明的另一个实施例中，上述第二色彩空间图像为YCbCr图像，第一色彩空间图像为RGB图像，其中，转换模块830还用于将逆转换矩阵乘以YCbCr图像的每一个像素点的YCbCr向量，并加上逆转换偏置向量，得到RGB图像对应像素点的RGB向量。
在本发明的另一个实施例中，上述逆转换矩阵和逆转换偏置向量是根据第一色彩空间图像的多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得的转换矩阵和转换偏置向量进行逆变换得到的；或者上述逆转换矩阵和逆转换偏置向量是根据第一色彩空间图像的多个像素点的第一色彩空间向量和第二色彩空间重构帧的对应像素点的第二色彩空间向量，利用最小二乘法拟合得到的。
图9所示为本发明另一实施例提供的解码装置的框图。图9的解码装置为图8的解码装置的例子，在此适当省略详细的描述。如图9所示，该解码装置包括YCbCr解码器910，用于对码流进行解码，得到YCbCr420图像；Cb/Cr上采样模块920，用于对YCbCr420图像进行上采样得到YCbCr444图像；色彩空间转换模块930，用于根据接收到的逆转换矩阵和逆转换偏置向量，将YCbCr444图像转换成RGB图像。
上述装置中各个模块的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
图10所示为本发明一实施例提供的装置1000的框图。
参照图10，装置1000包括处理组件1010，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1020所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1010的执行的指令，例如应用程序。存储器1020中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1010被配置为执行指令，以执行上述编码方法及解码方法。
装置1000还可以包括一个电源组件被配置为执行装置1000的电源管理，一个有线或无线网络接口被配置为将装置1000连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口。装置1000可以操作基于存储在存储器1020的操作系统，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM，LinuxTM，FreeBSDTM或类似。
一种非临时性计算机可读存储介质，当存储介质中的指令由上述装置1000的处理器执行时，使得上述装置1000能够执行上述编码方法及解码方法。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
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，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，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，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，在本发明各个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(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序校验码的介质。
另外，还需要说明的是，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案所记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。
应当理解，本发明实施例中提到的第一、第二等限定词，仅仅为了更清楚地描述本发明实施例的技术方案使用，并不能用以限制本发明的保护范围。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种编码方法，其特征在于，包括：
获取第一色彩空间图像的多个像素点的第一色彩空间向量；
根据所述多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量；
根据所述转换矩阵和所述转换偏置向量，将所述第一色彩空间图像的每个像素点的第一色彩空间向量转换成第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量；
对所述第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量进行编码，得到码流。
2.根据权利要求1所述的编码方法，所述第一色彩空间图像为RGB图像，所述第二色彩空间图像为YCbCr图像，
其中，所述根据所述多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量，包括：
根据所述至少一个像素点的RGB向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量，
其中，所述根据所述转换矩阵和所述转换偏置向量，将所述第一色彩空间图像的每个像素点的第一色彩空间向量转换成第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量，包括：
将所述转换矩阵乘以所述RGB图像的每一个像素点的RGB向量，并加上所述转换偏置向量，得到所述YCbCr图像对应像素点的YCbCr向量。
3.如权利要求2所述的编码方法，其特征在于，所述根据所述至少一个像素点的RGB向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量，包括：
将所述至少一个像素点中的每个像素点的RGB向量分别减去局部临近区域的像素点的RGB向量的平均值，得到多个RGB特征向量；
利用所述多个RGB特征向量进行主成分分析计算，得到所述转换矩阵参数和所述转换偏置向量。
4.如权利要求3所述的编码方法，其特征在于，所述利用所述多个RGB特征向量进行主成分分析计算，得到所述转换矩阵参数和所述转换偏置向量，包括：
利用所述多个RGB特征向量进行主成分分析计算，得到中间转换矩阵；
将所述中间转换矩阵进行归一化处理，得到所述转换矩阵；
根据所述转换矩阵的负元素得到所述转换偏置向量。
5.如权利要求4所述的编码方法，其特征在于，所述根据所述转换矩阵的负元素得到所述转换偏置向量，包括：
根据下述公式得到所述转换偏置向量
Yoffset＝16；Cboffset＝-1*sumneg(y1，y2，y3)*255+16；
Croffset＝-1*sumneg(z1，z2，z3)*255+16；
其中，sumneg(y1，y2，y3)为y1，y2，y3的负元素之和，sumneg(z1，z2，z3)为z1，z2，z3的负元素之和。
6.如权利要求3所述的编码方法，其特征在于，所述RGB图像平均分割成N×M个非重叠区域，所述像素点为所述N×M个非重叠区域中的一个区域中的像素点，所述像素点的局部临近区域为所述像素点所处的区域；或者所述像素点的局部临近区域为以所述像素点为中心的周围的A×B个临近像素点所处的区域。
7.如权利要求2所述的编码方法，其特征在于，在所述根据所述至少一个像素点的RGB向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量之前，所述方法还包括：
对所述RGB图像的所述多个像素点进行抽样采样，获取所述至少一个样本像素点的RGB向量。
8.如权利要求7所述的编码方法，其特征在于，所述对所述RGB图像的所述多个像素点进行抽样采样，获取所述至少一个样本像素点的RGB向量，包括：
在所述RGB图像的水平方向每隔a个像素点取一个样本像素点；
在所述RGB图像的垂直方向每隔b个像素点取一个样本像素点。
9.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，还包括：
发送所述码流、所述转换矩阵和所述转换偏置向量至解码器。
10.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，还包括：
根据所述RGB图像的所述多个像素点的RGB向量和YCbCr重构帧的对应像素点的YCbCr向量，利用最小二乘法拟合得到逆转换矩阵和逆转换偏置向量；
发送所述码流、所述逆转换矩阵和所述逆转换偏置向量至解码器。
11.一种解码方法，其特征在于，包括：
接收编码器发送的码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量；
对所述码流进行解码，得到第二色彩空间图像；
根据所述逆转换矩阵和所述逆转换偏置向量，将所述第二色彩空间图像的每个像素点的第二色彩空间向量转换成第一色彩空间图像对应像素点的第一色彩空间向量。
12.根据权利要求11所述的解码方法，所述第二色彩空间图像为YCbCr图像，所述第一色彩空间图像为RGB图像，
其中，所述根据所述逆转换矩阵和所述逆转换偏置向量，将所述第二色彩空间图像的每个像素点的第二色彩空间向量转换成第一色彩空间图像对应像素点的第一色彩空间向量，包括：
将所述逆转换矩阵乘以所述YCbCr图像的每一个像素点的YCbCr向量，并加上所述逆转换偏置向量，得到所述RGB图像对应像素点的RGB向量。
13.如权利要求11所述的解码方法，其特征在于，所述逆转换矩阵和所述逆转换偏置向量是根据所述第一色彩空间图像的多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得的转换矩阵和转换偏置向量进行逆变换得到的；或者
所述逆转换矩阵和所述逆转换偏置向量是根据所述第一色彩空间图像的所述多个像素点的第一色彩空间向量和第二色彩空间重构帧的对应像素点的第二色彩空间向量，利用最小二乘法拟合得到的。
14.一种编码装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取第一色彩空间图像的多个像素点的第一色彩空间向量；
主成分分析模块，用于根据所述多个像素点中的至少一个像素点的第一色彩空间向量，通过主成分分析法获得转换矩阵和转换偏置向量；
转换模块，用于根据所述转换矩阵和所述转换偏置向量，将所述第一色彩空间图像的每个像素点的第一色彩空间向量转换成第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量；
发送模块，用于对所述第二色彩空间图像对应像素点的第二色彩空间向量进行编码，得到码流。
15.一种解码装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收编码器发送的码流、逆转换矩阵和逆转换偏置向量；
解码模块，用于对所述码流进行解码，得到第二色彩空间图像；
转换模块，用于根据所述逆转换矩阵和所述逆转换偏置向量，将所述第二色彩空间图像的每个像素点的第二色彩空间向量转换成第一色彩空间图像对应像素点的第一色彩空间向量。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述可执行指令被处理器执行时实现如权利要求1至13中任一项所述的方法。
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