CN110351560A - 一种编码方法、系统及电子设备和存储介质 - Google Patents

一种编码方法、系统及电子设备和存储介质 Download PDF

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CN110351560A CN201910647000.3A CN201910647000A CN110351560A CN 110351560 A CN110351560 A CN 110351560A CN 201910647000 A CN201910647000 A CN 201910647000A CN 110351560 A CN110351560 A CN 110351560A
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Abstract

本申请公开了一种编码方法、系统及一种电子设备和计算机可读存储介质，该方法包括：在对当前帧启动编码后，判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧；其中，所述当前帧为非帧内编码帧；如果否，则将前一帧的原始帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计，并利用所述前一帧的重建帧对所述当前帧进行运动补偿，得到编码结果。本申请在对当前帧启动编码过程后，基于重建帧与原始帧相关程度高的特点，可以提前利用前一帧的原始帧作为参考帧对当前帧进行运动估计，在运动补偿时才利用到前一帧的重建帧，因此运动估计过程和重建帧的构建能够并行执行，消除了运动估计对重建帧的依赖，从而加快编码器的处理速度。

Description

一种编码方法、系统及电子设备和存储介质
技术领域
本申请涉及视频处理技术领域，更具体地说，涉及一种编码方法、系统及一种电子设备和一种计算机可读存储介质。
背景技术
运动估计是视频编码器的核心算法之一，其作用是帧间预测进行匹配块的搜索，并获取最佳的运动矢量。该过程的主要原理是：从重建帧中搜索匹配度最高的宏块，并计算出相应的运动矢量。在这个过程中，为了获得重建帧，需要经过变换、量化、反量化、反变换等过程，是一系列依赖程度很高的操作，因此重建帧的获取需要等待较多处理完成后才能进行，导致运动估计过程相对滞后，编码器处理速度较慢。
因此，如何解决上述问题是本领域技术人员需要重点关注的。
发明内容
本申请的目的在于提供一种编码方法、系统及一种电子设备和一种计算机可读存储介质，使得运动估计过程和重建帧的构建能够并行执行，消除了运动估计对重建帧的依赖，从而加快编码器的处理速度。
为实现上述目的，本申请提供了一种编码方法，包括：
在对当前帧启动编码后，判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧；其中，所述当前帧为非帧内编码帧；
如果否，则将前一帧的原始帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计，并利用所述前一帧的重建帧对所述当前帧进行运动补偿，得到编码结果。
可选的，在所述判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧之后，还包括：
如果是，则将所述前一帧的重建帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计。
可选的，所述将所述前一帧的重建帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计，包括：
将所述前一帧的原始帧作为参考帧确定所述当前帧中每个宏块的运动矢量。
可选的，所述利用所述前一帧的重建帧对所述当前帧进行运动补偿，得到编码结果，包括：
利用所述运动矢量从所述前一帧的重建帧中获取预测块；
利用所述预测块和所述当前帧中的待编码块得到所述当前帧的编码数据，得到所述编码结果。
可选的，所述利用所述运动矢量从所述前一帧的重建帧中获取预测块，包括：
根据所述运动矢量从所述前一帧的重建帧中拷贝对应的块，得到所述预测块。
可选的，所述利用所述预测块和所述当前帧中的待编码块得到所述当前帧的编码数据，包括：
将所述当前帧中的待编码块和所述预测块作差，得到残差数据；
利用所述残差数据得到所述当前帧的编码数据。
可选的，所述利用所述残差数据得到所述当前帧的编码数据，包括：
对所述残差数据进行变换及量化操作，得到所述当前帧的编码数据。
可选的，在所述利用所述残差数据得到所述当前帧的编码数据之后，还包括：
对所述残差数据进行反变换及反量化操作，得到所述当前帧的重建帧；
将所述当前帧的重建帧作为下一帧的参考帧，以便对所述下一帧进行运动估计，得到所有帧的编码数据。
为实现上述目的，本申请提供了一种编码系统，包括：
判断模块，用于在当前帧启动编码后，判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧；其中，所述当前帧为非帧内编码帧；
运动估计模块，用于如果所述当前帧对应的参考帧为非帧内编码帧，则将前一帧的原始帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计，并利用所述前一帧的重建帧对所述当前帧进行运动补偿，得到编码结果。
为实现上述目的，本申请提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现前述公开的任一项所述编码方法的步骤。
为实现上述目的，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的任一项所述编码方法的步骤。
通过以上方案可知，本申请提供的一种编码方法，包括：在对当前帧启动编码后，判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧；其中，所述当前帧为非帧内编码帧；如果否，则将前一帧的原始帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计，并利用所述前一帧的重建帧对所述当前帧进行运动补偿，得到编码结果。本申请在对当前帧启动编码过程后，基于重建帧与原始帧相关程度高的特点，可以提前利用前一帧的原始帧作为参考帧对当前帧进行运动估计，在运动补偿时才利用到前一帧的重建帧，因此运动估计过程和重建帧的构建能够并行执行，消除了运动估计对重建帧的依赖，从而加快编码器的处理速度。本申请还公开了一种编码系统及一种电子设备和一种计算机可读存储介质，同样能实现上述技术效果。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本申请实施例公开的一种编码方法的流程图；
图2为本申请实施例公开的另一种编码方法的流程图；
图3为本申请实施例公开的一种编码系统的结构图；
图4为本申请实施例公开的一种电子设备的结构图；
图5为本申请实施例公开的另一种电子设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在现有技术中，运动估计编码过程的主要原理是：从重建帧中搜索匹配度最高的宏块，并计算出相应的运动矢量。在这个过程中，为了获得重建帧，需要经过变换、量化、反量化、反变换等过程，是一系列依赖程度很高的操作，因此重建帧的获取需要等待较多处理完成后才能进行，导致运动估计过程相对滞后，编码器处理速度较慢。
因此，本申请实施例公开了一种编码方法，使得运动估计过程和重建帧的构建能够并行执行，消除了运动估计对重建帧的依赖，从而加快编码器的处理速度。
参见图1所示，本申请实施例公开的一种编码方法包括：
S11：在对当前帧启动编码后，判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧；其中，所述当前帧为非帧内编码帧；
本步骤中，在当前帧启动编码后，判断编码器预先为当前帧指定的参考帧是否为帧内编码帧。其中，当前帧为非帧内编码帧，帧内编码帧为采用帧内预测编码的帧，每个宏块在编码时候只参考同一帧的数据进行预测，而且与该帧的前后帧都不相关，因此帧内编码帧可以独立进行解码。非帧内编码帧，一般是指P帧或B帧，分别指采用前向预测和双向预测进行编码的帧类型。
S12：如果否，则将前一帧的原始帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计，并利用所述前一帧的重建帧对所述当前帧进行运动补偿，得到编码结果。
本实施例中，若当前帧的参考帧为非帧内编码帧，则将前一帧的原始帧作为当前帧的参考帧，对当前帧进行运动估计。运动估计的基本思想是将图像序列的每一帧分成许多互不重叠的宏块，并认为宏块内所有像素的位移量都相同，对每个宏块到参考帧某一给定特定搜索范围内根据一定的匹配准则找出与当前块最相似的块，即匹配块，匹配块与当前块的相对位移即为运动矢量，得到运动矢量的过程被称为运动估计。
进一步地，利用当前帧前一帧的重建帧对当前帧进行运动补偿，得到最终的编码结果。其中，每一帧的重建帧均可认为下一帧的参考帧，运动补偿是一种描述相邻帧差别的方法，能够通过先前的局部图像来预测、补偿当前的局部图像，从而有效减少帧序列冗余信息。
另外，如果当前帧的参考帧为帧内编码帧，则将前一帧的重建帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计。其中，运动估计和运动补偿的方法已为本领域技术人员所熟知，此处不再详细赘述。
通过以上方案可知，本申请提供的一种编码方法，包括：在对当前帧启动编码后，判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧；其中，所述当前帧为非帧内编码帧；如果否，则将前一帧的原始帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计，并利用所述前一帧的重建帧对所述当前帧进行运动补偿，得到编码结果。本申请在对当前帧启动编码过程后，基于重建帧与原始帧相关程度高的特点，可以提前利用前一帧的原始帧作为参考帧对当前帧进行运动估计，在运动补偿时才利用到前一帧的重建帧，因此运动估计过程和重建帧的构建能够并行执行，消除了运动估计对重建帧的依赖，从而加快编码器的处理速度。
本申请实施例公开了另一种编码方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。参见图2所示，具体的：
S21：在对当前帧启动编码后，判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧；其中，所述当前帧为非帧内编码帧；
S22：如果是，则将所述前一帧的原始帧作为参考帧确定所述当前帧中每个宏块的运动矢量；
S23：利用所述运动矢量从所述前一帧的重建帧中获取预测块；
本实施例中，将前一帧的原始帧作为当前帧的参考帧，计算当前帧每个宏块的运动矢量。进而根据计算出的运动矢量从前一帧的重建帧中拷贝对应的块，其中，对于运动矢量精度不是整像素精度的块，还需对其进行相应的插值运算得到运动补偿块，若当前帧为B帧，则需要根据当前帧的前后参考帧基于运动补偿块进行加权计算，得到预测块；若当前帧为非B帧，则运动补偿块即可直接作为预测块。
S24：利用所述预测块和所述当前帧中的待编码块得到所述当前帧的编码数据，得到所述编码结果。
本步骤中，在得到预测块之后，利用当前帧中的待编码块与预测块作差，得到残差数据。进一步地，对残差数据进行变换及量化操作，得到当前帧的编码数据。其中，编码数据是指编码器以比特流的形式输出的需要压缩的数据，以便后续将编码数据与音频一起封装打包。
另外，得到残差数据后，对残差数据进行反变换及反量化操作，得到当前帧的重建帧数据，从而将当前帧的重建帧作为下一帧的参考帧，实现对下一帧的运动估计，循环完成整个编码过程，得到最终完整的编码结果。
本实施例中，提前利用前一帧的原始帧作为参考帧对当前帧进行运动估计，在运动补偿时才利用到前一帧的重建帧，运动估计过程和重建帧的构建能够并行执行，消除了运动估计对重建帧的依赖，有效地加快了编码器的处理速度。
下面对本申请实施例提供的一种编码系统进行介绍，下文描述的一种编码系统与上文描述的一种编码方法可以相互参照。
参见图3所示，本申请实施例提供的一种编码系统包括：
判断模块101，用于在当前帧启动编码后，判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧；其中，所述当前帧为非帧内编码帧；
运动估计模块102，用于如果所述当前帧对应的参考帧为非帧内编码帧，则将前一帧的原始帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计，并利用所述前一帧的重建帧对所述当前帧进行运动补偿，得到编码结果。
关于上述模块101和102的具体内容可参考前述实施例公开的内容，在此不再进行赘述。
本申请还提供了一种电子设备，参见图4所示，本申请实施例提供的一种电子设备包括：
存储器100，用于存储计算机程序；
处理器200，用于执行所述计算机程序时可以实现上述实施例所提供的步骤。
具体的，存储器100包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机可读指令，该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机可读指令的运行提供环境。处理器200在一些实施例中可以是一中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，为电子设备提供计算和控制能力，执行所述存储器100中保存的计算机程序时，可以实现以下步骤：
在对当前帧启动编码后，判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧；其中，所述当前帧为非帧内编码帧；如果否，则将前一帧的原始帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计，并利用所述前一帧的重建帧对所述当前帧进行运动补偿，得到编码结果。
优选的，所述处理器200执行所述存储器100中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：在所述判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧之后，如果是，则将所述前一帧的重建帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计。
优选的，所述处理器200执行所述存储器100中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：将所述前一帧的原始帧作为参考帧确定所述当前帧中每个宏块的运动矢量。
优选的，所述处理器200执行所述存储器100中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：利用所述运动矢量从所述前一帧的重建帧中获取预测块；利用所述预测块和所述当前帧中的待编码块得到所述当前帧的编码数据，得到所述编码结果。
优选的，所述处理器200执行所述存储器100中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：根据所述运动矢量从所述前一帧的重建帧中拷贝对应的块，得到所述预测块。
优选的，所述处理器200执行所述存储器100中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：将所述当前帧中的待编码块和所述预测块作差，得到残差数据；利用所述残差数据得到所述当前帧的编码数据。
优选的，所述处理器200执行所述存储器100中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：对所述残差数据进行变换及量化操作，得到所述当前帧的编码数据。
优选的，所述处理器200执行所述存储器100中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：对所述残差数据进行反变换及反量化操作，得到所述当前帧的重建帧；将所述当前帧的重建帧作为下一帧的参考帧，以便对所述下一帧进行运动估计，得到所有帧的编码数据。
在上述实施例的基础上，作为优选实施方式，参见图5所示，所述电子设备还包括：
输入接口300，与处理器200相连，用于获取外部导入的计算机程序、参数和指令，经处理器200控制保存至存储器100中。该输入接口300可以与输入装置相连，接收用户手动输入的参数或指令。该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是终端外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，也可以是键盘、触控板或鼠标等。
显示单元400，与处理器200相连，用于显示处理器200处理的数据以及用于显示可视化的用户界面。该显示单元400可以为LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。
网络端口500，与处理器200相连，用于与外部各终端设备进行通信连接。该通信连接所采用的通信技术可以为有线通信技术或无线通信技术，如移动高清链接技术(MHL)、通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI)、无线保真技术(WiFi)、蓝牙通信技术、低功耗蓝牙通信技术、基于IEEE802.11s的通信技术等。
图5仅示出了具有组件100-500的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图5示出的结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质可以包括：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代码的介质。该存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
在对当前帧启动编码后，判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧；其中，所述当前帧为非帧内编码帧；如果否，则将前一帧的原始帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计，并利用所述前一帧的重建帧对所述当前帧进行运动补偿，得到编码结果。
优选的，所述计算机可读存储介质中存储的计算机子程序被处理器执行时，具体可以实现以下步骤：在所述判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧之后，如果是，则将所述前一帧的重建帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计。
优选的，所述计算机可读存储介质中存储的计算机子程序被处理器执行时，具体可以实现以下步骤：将所述前一帧的原始帧作为参考帧确定所述当前帧中每个宏块的运动矢量。
优选的，所述计算机可读存储介质中存储的计算机子程序被处理器执行时，具体可以实现以下步骤：利用所述运动矢量从所述前一帧的重建帧中获取预测块；利用所述预测块和所述当前帧中的待编码块得到所述当前帧的编码数据，得到所述编码结果。
优选的，所述计算机可读存储介质中存储的计算机子程序被处理器执行时，具体可以实现以下步骤：根据所述运动矢量从所述前一帧的重建帧中拷贝对应的块，得到所述预测块。
优选的，所述计算机可读存储介质中存储的计算机子程序被处理器执行时，具体可以实现以下步骤：将所述当前帧中的待编码块和所述预测块作差，得到残差数据；利用所述残差数据得到所述当前帧的编码数据。
优选的，所述计算机可读存储介质中存储的计算机子程序被处理器执行时，具体可以实现以下步骤：对所述残差数据进行变换及量化操作，得到所述当前帧的编码数据。
优选的，所述计算机可读存储介质中存储的计算机子程序被处理器执行时，具体可以实现以下步骤：对所述残差数据进行反变换及反量化操作，得到所述当前帧的重建帧；将所述当前帧的重建帧作为下一帧的参考帧，以便对所述下一帧进行运动估计，得到所有帧的编码数据。
本申请在对当前帧启动编码过程后，基于重建帧与原始帧相关程度高的特点，可以提前利用前一帧的原始帧作为参考帧对当前帧进行运动估计，在运动补偿时才利用到前一帧的重建帧，因此运动估计过程和重建帧的构建能够并行执行，消除了运动估计对重建帧的依赖，从而加快编码器的处理速度。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (11)

1.一种编码方法，其特征在于，包括：
在对当前帧启动编码后，判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧；其中，所述当前帧为非帧内编码帧；
如果否，则将前一帧的原始帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计，并利用所述前一帧的重建帧对所述当前帧进行运动补偿，得到编码结果。
2.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，在所述判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧之后，还包括：
如果是，则将所述前一帧的重建帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计。
3.根据权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述将所述前一帧的重建帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计，包括：
将所述前一帧的原始帧作为参考帧确定所述当前帧中每个宏块的运动矢量。
4.根据权利要求3所述的编码方法，其特征在于，所述利用所述前一帧的重建帧对所述当前帧进行运动补偿，得到编码结果，包括：
利用所述运动矢量从所述前一帧的重建帧中获取预测块；
利用所述预测块和所述当前帧中的待编码块得到所述当前帧的编码数据，得到所述编码结果。
5.根据权利要求4所述的编码方法，其特征在于，所述利用所述运动矢量从所述前一帧的重建帧中获取预测块，包括：
根据所述运动矢量从所述前一帧的重建帧中拷贝对应的块，得到所述预测块。
6.根据权利要求4所述的编码方法，其特征在于，所述利用所述预测块和所述当前帧中的待编码块得到所述当前帧的编码数据，包括：
将所述当前帧中的待编码块和所述预测块作差，得到残差数据；
利用所述残差数据得到所述当前帧的编码数据。
7.根据权利要求6所述的编码方法，其特征在于，所述利用所述残差数据得到所述当前帧的编码数据，包括：
对所述残差数据进行变换及量化操作，得到所述当前帧的编码数据。
8.根据权利要求6所述的编码方法，其特征在于，在所述利用所述残差数据得到所述当前帧的编码数据之后，还包括：
对所述残差数据进行反变换及反量化操作，得到所述当前帧的重建帧；
将所述当前帧的重建帧作为下一帧的参考帧，以便对所述下一帧进行运动估计，得到所有帧的编码数据。
9.一种编码系统，其特征在于，包括：
判断模块，用于在当前帧启动编码后，判断所述当前帧的参考帧是否为帧内编码帧；其中，所述当前帧为非帧内编码帧；
运动估计模块，用于如果所述当前帧对应的参考帧为非帧内编码帧，则将前一帧的原始帧作为参考帧对所述当前帧中每个宏块进行运动估计，并利用所述前一帧的重建帧对所述当前帧进行运动补偿，得到编码结果。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述编码方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述编码方法的步骤。
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