CN110381319A - 图像编解码方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种图像编解码方法及装置，涉及计算机图像处理领域，所述编码方法包括：对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧，并发送编码图像帧；其中，所述图像帧按照顺序进行编号；获取通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个图像帧编号a；根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A；基于历史图像帧A对当前待编码的原始图像帧B进行参考帧编码得到编码图像帧B1。本公开能够解决现有的图像编解码在图像传输链路上的数据量突然变大，造成链路拥塞的问题。

Description

图像编解码方法及装置
技术领域
本公开涉及计算机图像处理领域，尤其涉及图像编解码方法及装置。
背景技术
为了提高图像编码数据的压缩率，可以将图像编码帧分为I帧和参考帧，I帧是全帧压缩编码帧，I帧的生成不需要参考其他帧，在解码时，仅基于I帧就可以重构完整的图像，因此，I帧的数据量较大；而参考帧是基于当前的图像帧，以及当前的图像帧与I帧的图像帧的差值生成的，在解码时，必须同时基于I帧和参考帧才能重构完整的图像，因此，参考帧的数据量较小。
但是，在发送方S同时连接多个接收方时，只要一个接收方出现丢包，发送方就需要向所有的接收方R发送一个I帧，由于I帧的数据量较大，可能导致传输链路上的数据量突然变大，造成链路拥塞。
发明内容
本公开实施例提供一种图像编解码方法及装置，能够解决现有的图像编解码在传输链路上的数据量突然变大，造成链路拥塞的问题。所述技术方案如下：
根据本公开实施例的第一方面，提供一种图像编码方法，该方法包括：
一方面，本公开实施例公开了一种图像编码方法，该方法包括：对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧，并发送编码图像帧；其中，所述编码图像帧按照顺序进行编号，所述原始图像帧和编码图象帧对应；获取通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧编号a；根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A；基于历史图像帧A对当前待编码的原始图像帧B进行参考帧编码得到编码图像帧B1。
在一个实施例中，对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧包括：缓存编码图像帧，并对编码图像帧进行解码，生成完整的原始图像帧并保存为历史图像帧。
在一个实施例中，对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧包括：保存预设时间段内的所有历史图像帧。
在一个实施例中，根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A之后，所述方法还包括：检测是否存在正在编码的原始图像帧，如果存在正在编码的原始图像帧，丢弃所述正在编码的原始图像帧。
另一方面，本公开实施例公开了一种图像解码方法，该方法包括：在检测到发生丢包后，发送通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧的编号a，所述编码图像帧和历史图象帧对应；接收编码图像帧B1；基于编号a对应的历史图像帧A对所述编码图像帧B1进行参考帧解码得到对应的原始图像帧B。
在一个实施例中，检测到发生丢包包括：通过传输层的丢包检测机制来判断是否发生丢包。
又一方面，本公开实施例公开了一种图像编码装置，该装置包括暂存模块、获取模块、搜索模块和编码模块。其中，暂存模块，用于对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧，并发送编码图像帧；其中，所述图像帧按照顺序进行编号，所述原始图像帧和编码图象帧对应；获取模块，用于获取通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧编号a；搜索模块，用于根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A；编码模块，用于基于历史图像帧A对当前待编码的原始图像帧B进行参考帧编码得到编码图像帧B1。
在一个实施例中，缓存模块具体用于缓存编码图像帧，并对编码图像帧进行解码，生成完整的原始图像帧并保存为历史图像帧。
在一个实施例中，缓存模块具体包括：保存预设时间段内的所有历史图像帧。
在一个实施例中，该装置还包括丢弃模块，用于根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A之后，检测是否存在正在编码的原始图像帧，如果存在正在编码的原始图像帧，丢弃所述正在编码的原始图像帧。
再一方面，本公开实施例公开了一种图像解码装置，该装置包括通知模块、接收模块和解码模块，其中，通知模块，用于在检测到发生丢包后，发送通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧的编号a，所述编码图像帧和历史图象帧对应；接收模块，用于接收编码图像帧B1；解码模块，用于基于编号a对应的历史图像帧A对所述编码图像帧B1进行参考帧解码得到对应的原始图像帧B。
在一个实施例中，检测到发生丢包包括：通过传输层的丢包检测机制来判断是否发生丢包。
最后一方面，本公开实施例公开了一种路由设备，该路由设备包括存储单元和处理器，其中，所述处理器用于执行缓存编码图像帧，并对编码图像帧进行解码，生成完整的原始图像帧并保存为历史图像帧到存储单元，并发送编码图像帧；其中，所述编码图像帧按照顺序进行编号，所述原始图像帧和编码图象帧对应；获取通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧编号a；根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A；基于历史图像帧A对当前待编码的原始图像帧B进行参考帧编码得到编码图像帧B1。
在一个实施例中，对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧包括：保存预设时间段内的所有历史图像帧。
在一个实施例中，根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A之后，所述方法还包括：检测是否存在正在编码的原始图像帧，如果存在正在编码的原始图像帧，丢弃所述正在编码的原始图像帧。
这样，接收方在重新接收到编码帧之后，能够基于之前接收到的最后一个完整的编码帧进行成功解码，生成完整的图像，同时，发送方发送的仍为参考帧，相比I帧，数据量较小，即使一个发送方连接多个接收方的场景下，也不会导致传输链路上的数据量突然变大，避免链路拥塞。
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和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本公开实施例提供的一种图像编码方法的流程图；
图2是本公开实施例提供的一种图像解码方法的流程图；
图3是本公开实施例提供的一种图像编码方法的流程图；
图4是本公开实施例提供的一种图像编码装置的结构图；
图5是本公开实施例提供的一种图像编码装置的结构图；
图6是本公开实施例提供的一种图像解码装置的结构图；
图7是本公开实施例提供的一种路由设备的结构图；
图8是本公开实施例提供的一种路由设备使用场景示意图图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
通常情况下，可以对首帧进行I帧编码，对后续帧进行参考帧编码，比如，需要对第1～10帧进行编码，可以对第1帧进行I帧编码；基于第1帧，对第2帧进行参考帧编码；基于第2帧，对第3帧进行参考帧编码；基于第3帧，对第4帧进行参考帧编码，由此类推，这样的编码方式生成的编码数据的压缩率较高。
但是，在图像数据的传输过程中，由于传输链路故障或数据拥塞等原因，经常会出现丢包现象。比如，发送方发出的数据为：第1帧、第2帧、第3帧、第4帧、第5帧、第6帧，但接收方接收到的数据为：第1帧、第2帧、第3帧、第4帧，其中，第5帧和第6帧由于丢包导致接收方没有收到。由于第1帧以后的编码帧均是基于前一帧的参考帧，因此，即使接收方能够接收到后续编码帧，也无法生成完整图像。
在这种情况下，为了保证接收方在发生丢包后能够对后续的图像帧进行正常解码，目前的解决方法是，接收方在发现丢包(由传输层的丢包检测机制监控)后通知发送方，发送方在接收到丢包通知之后，对下一帧图像进行I帧编码，以保证接收方能够成功解码。
比如，在接收方发现第5帧出现丢包后，向发送方发送丢包通知，发送方在接收到丢包通知后，对未编码的第6帧(也可能是第7帧或第8帧，这取决于丢包检测机制)，采用I帧编码方式进行编码，这样，接收方及时未收到第5帧，也能在接收到第6帧后成功解码，生成完整的图像。
本公开实施例提供一种图像编码方法，如图1所示，该图像编码方法包括以下步骤：
步骤S10、对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧，并发送编码图像帧；其中，所述编码图像帧按照顺序进行编号，所述原始图像帧和编码图象帧对应；
在一个实施例中，对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧包括：保存预设时间段内的所有历史图像帧。
步骤S10中，发送方在对图像帧进行编码并发送后，保存最近预设时间段的历史图像帧，比如，预设时间段为2s，则可以保存最近2S的图像帧，大约60帧。当然，预设时间段可以根据实际情况来设置。预设的时间段越长，存储的历史图像帧越多，对设备的存储能力要求越高。
可以理解的，缓存的图像帧是动态更替的，缓存的永远是最新的2秒内的图像帧。
需要说明的是，发送方保存的历史图像帧是指原图像，不是编码数据。
现有技术中，通常只暂存一个历史图像帧。
比如，发送方当前正在编码的图像帧的编号为101，则发送方可以保存编号为40～100共60个图像帧。
步骤S11、获取通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧编号a；
其中，最后一个编码图像帧是由接收方对接收到的最后一个完整的编码帧进行解码后生成的。
步骤S12、根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A；
比如，发送方暂存的历史图像帧包括编号为40～100共60个图像帧，而从通知消息中解析出的图像帧的编号为99，那么，发送方从暂存的历史图像帧中找到与编号99对应的历史图像帧。
步骤S13、基于历史图像帧A对当前待编码的原始图像帧B进行参考帧编码得到编码后的图像帧B1。
比如，发送方当前待编码的原始图像帧B的编号为114，历史图像帧A的编号为99，则发送方基于编号为99的历史图像帧A，对原始图像帧B进行参考帧编码，生成编码帧B1。
需要说明的是，若发送方正在编码，且编码方式仍为基于前一帧图像的参考帧编码，那么，发送方丢弃正在编码的原始编码帧，对下一个原始图像帧B，基于历史图像帧A进行参考帧编码。
在一个实施例中，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A之后，所述方法还包括：如果从所述至少一个历史图像帧中没有搜索到所述编号a对应的历史图像帧A，清空当前所有历史图像帧。下一帧编码仍然采用I帧编码，并重新存储预设时间段内的原始图像为历史图像帧。
本公开实施例提供一种图像解码方法，如图2所示，该图像解码方法包括以下步骤：
步骤S20、在检测到发生丢包后，发送通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧的编号a，其中，所述编码图像帧和历史图像帧对应；
在具体实施中，由接收方的传输层的丢包检测机制来判断是否发生丢包。具体的，传输层会有一个接收队列，队列中是正在接收的帧数据，所有帧按顺序上报，前面帧未收齐，即使后面帧收齐也不上报，一直等到前面的帧收齐才会上报后面帧。如果直到接收队列后面帧已经满了，但队首的帧还没收齐，则可以确定队首的帧丢失。还有一种丢包检测机制，每帧都有有效接收时间，若超过该时间仍未收齐该帧，也表示丢帧。
需要说明的是，每帧编码数据在传输中，可能分为多个小包进行发送，发送方的传输层执行拆包处理，接收方的传输层执行组包处理。
比如，发送方已发送的图像帧的编号为1～102，接收方最后一个接收到的完整的编码图像帧生成的原始图像帧，对应编码图像帧的编号为99，编号为100-102共3个图像帧对应的编码帧丢失，此时，接收方向发送方发送的通知消息携带的编码图像帧的编号为99。此外，在接收方检测到丢包并向发送方发送通知消息的这段时间，发送方又发出编号为103～113共10个图像帧对应的编码帧。
步骤S21、接收编码图像帧B1，其中所述编码图像帧B1是基于历史图像帧A的参考帧编码的图像帧；
步骤S22、基于历史图像帧A对所述编码图像帧B1进行参考帧解码得到对应的原始图像帧B。
在本步骤中，接收方在接收到编码图像帧B1之后，由于接收方已经接收到完整的历史图像帧A，因此，接收方能够基于历史图像帧A，对编码图像帧B1进行解码，生成完整的原始图像帧B。后续的处理流程与现有技术相同，也就是说，发送方S会在前一帧的基础上，对当前帧进行参考帧编码，而接收方R也能够在前一帧的基础上，对接收到的当前帧进行解码。
可见，接收方在重新接收到编码帧之后，能够基于之前接收到的最后一个完整的编码帧进行成功解码，生成完整的图像，同时，发送方发送的仍为参考帧，相比I帧，数据量较小，即使一个发送方连接多个接收方的场景下，也不会导致传输链路上的数据量突然变大，避免链路拥塞。
尤其对于在同一局域网中，发送方S可以通过图像路由器(Graphics Router，VGR)连接多个接收方R，在这种场景下，如图8所示，现有技术中，当其中一个R出现丢包，S端需要向多个R同时发送I帧，容易导致链路拥塞，而在本发明中，当其中一个R出现丢包，S端无需发送I帧，可以避免链路拥塞。
本公开实施例提供一种图像编码方法，如图3所示，该图像编码方法包括以下步骤：
步骤S30、缓存编码图像帧，并对编码图像帧进行解码，生成完整的原始图像帧并保存为历史图像帧。
具体的，该方法可以在VGR中进行，比如可以缓存2秒共60帧的图像帧。可以理解的，缓存的图像帧是动态更替的，缓存的永远是最新的2秒内的图像帧。
步骤S31、获取通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧编号a，其中，所述编码图像帧和历史图像帧对应；
当VGR发现某一个R反馈丢包时，对待发送的编码帧对应的图像帧进行重新编码，生成一个新的参考帧并将该新的参考帧发送给丢包的R端，其中，该新的参考帧是基于丢包的R端接收到的最后一个完整的图像帧生成的。
步骤S32、根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A；
具体的，首先，VGR确认有R丢包并得知R接收到的最后一个完整的编码图像帧编号a；然后，由于VGR缓存了部分图像帧，因此，VGR可以对S端发送过来的编码帧进行解码，生成历史图像帧并查找编号a对应的历史图像帧A，接下来，VGR对待编码的原始图像帧B，基于历史图像帧A进行参考帧编码，生成新的参考帧B1，并将该新的参考帧发送给丢包的R端。
步骤S33、基于历史图像帧A对当前待编码的原始图像帧B进行参考帧编码得到编码后的图像帧B1。
可以理解的，丢包的接收端R在接收到新的参考帧之后，可以基于历史图像帧A，对新的参考帧进行成功解码，生成完整的原始图像帧B。
这样，其他的R接收码流不变，只有丢包的R会从VGR获取到新的参考帧，重新工作。
VGR在对丢包的R端进行重新编码的过程中，发送端S也在正常工作的，VGR针对其他R仍然正常转发，其他R端还是在正常接收码流。
VGR的功能恢复到只转发和解码。也就是说，在出现R端丢包时，VGR只进行一帧数据编码和替换，然后停止编码，恢复到正常功能，也即只转发S端的数据和更新图像帧缓存。
本公开实施例提供一种图像编码装置40，如图4所示，该图像编码装置包括暂存模块41、获取模块42、搜索模块43和编码模块44。其中，暂存模块41用于对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧，并发送编码图像帧；其中，所述图像帧按照顺序进行编号，所述原始图像帧和编码图象帧对应；获取模块42用于获取通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧编号a；搜索模块43用于根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A；编码模块44用于基于历史图像帧A对当前待编码的原始图像帧B进行参考帧编码得到编码图像帧B1。
在一个实施例中，缓存模块41具体用于缓存编码图像帧，并对编码图像帧进行解码，生成完整的原始图像帧并保存为历史图像帧。
在一个实施例中，缓存模块41具体用于保存预设时间段内的所有历史图像帧。
在一个实施例中，如图5所示，该装置还包括丢弃模块45，用于根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A之后，检测是否存在正在编码的原始图像帧，如果存在正在编码的原始图像帧，丢弃所述正在编码的原始图像帧。
本公开实施例提供一种图像解码装置，如图6所示，该图像解码方法包括：通知模块61、接收模块62和解码模块63，其中，通知模块61用于在检测到发生丢包后，发送通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧的编号a，所述编码图像帧和历史图象帧对应；接收模块62用于接收编码图像帧B1；解码模块63用于基于编号a对应的历史图像帧A对所述编码图像帧B1进行参考帧解码得到对应的原始图像帧B。
在一个实施例中，检测模块61具体用于通过传输层的丢包检测机制来判断是否发生丢包。
如图7所示，本公开实施例公开了一种路由设备70，该路由设备包括存储单元71和处理器72，其中，所述处理器72用于执行缓存编码图像帧，并对编码图像帧进行解码，生成完整的原始图像帧并保存为历史图像帧到存储单元71，并发送编码图像帧；其中，所述图像帧按照顺序进行编号，所述原始图像帧和编码图象帧对应；获取通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧编号a；根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A；基于历史图像帧A对当前待编码的原始图像帧B进行参考帧编码得到编码图像帧B1。
在一个实施例中，对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧包括：保存预设时间段内的所有历史图像帧。
在一个实施例中，根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A之后，所述方法还包括：检测是否存在正在编码的原始图像帧，如果存在正在编码的原始图像帧，丢弃所述正在编码的原始图像帧。
基于上述图1和图2对应的实施例中所描述的图像编解码方法，本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，例如，非临时性计算机可读存储介质可以是只读存储器(英文：Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储装置等。该存储介质上存储有计算机指令，用于执行上述图1和图2对应的实施例中所描述的图像编解码方法，此处不再赘述。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种图像编码方法，其特征在于，所述方法包括：
对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧，并发送编码图像帧；其中，所述编码图像帧按照顺序进行编号，所述原始图像帧和编码图象帧对应；
获取通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧编号a；
根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A；
基于所述历史图像帧A对当前待编码的原始图像帧B进行参考帧编码得到编码图像帧B1。
2.根据权利要求1所述的图像编码方法，其特征在于，所述对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧包括：缓存编码图像帧，并对编码图像帧进行解码，生成完整的原始图像帧并保存为历史图像帧。
3.根据权利要求1或2任一项所述的图像编码方法，其特征在于，所述对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧包括：保存预设时间段内的所有历史图像帧。
4.根据权利要求1或2任一项所述的图像编码方法，其特征在于，所述根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A之后，所述方法还包括：检测是否存在正在编码的原始图像帧，如果存在正在编码的原始图像帧，丢弃所述正在编码的原始图像帧。
5.一种图像解码方法，其特征在于，所述方法包括：
在检测到发生丢包后，发送通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧的编号a，其中，所述编码图像帧和历史图像帧对应；
接收编码图像帧B1；
基于编号a对应的历史图像帧A对所述编码图像帧B1进行参考帧解码得到对应的原始图像帧B。
6.根据权利要求5所述的图像解码方法，其特征在于，所述检测到发生丢包包括：通过传输层的丢包检测机制来判断是否发生丢包。
7.一种图像编码装置，其特征在于，所述装置包括：
暂存模块，用于对至少一个原始图像帧暂存为历史图像帧，并发送编码图像帧；其中，所述图像帧按照顺序进行编号，所述原始图像帧和编码图象帧对应；
获取模块，用于获取通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧编号a；
搜索模块，用于根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A；
编码模块，用于基于历史图像帧A对当前待编码的原始图像帧B进行参考帧编码得到编码图像帧B1。
8.根据权利要求7所述的图像编码装置，其特征在于，所述缓存模块具体用于缓存编码图像帧，并对编码图像帧进行解码，生成完整的原始图像帧并保存为历史图像帧。
9.一种图像解码装置，其特征在于，所述装置包括：
通知模块，用于在检测到发生丢包后，发送通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个编码图像帧的编号a，其中，所述编码图像帧和历史图像帧对应；
接收模块，用于接收编码图像帧B1；
解码模块，用于基于编号a对应的历史图像帧A对所述编码图像帧B1进行参考帧解码得到对应的原始图像帧B。
10.一种路由设备，其特征在于，所述路由设备包括存储单元和处理器，其中，所述处理器用于执行缓存编码图像帧，并对编码图像帧进行解码，生成完整的原始图像帧并保存为历史图像帧到存储单元，并发送编码图像帧；其中，所述编码图像帧按照顺序进行编号，所述原始图像帧和编码图象帧对应；获取通知消息，其中，所述通知消息携带接收成功的最后一个图像帧编号a；根据所述通知消息，从所述至少一个历史图像帧中搜索所述编号a对应的历史图像帧A；基于历史图像帧A对当前待编码的原始图像帧B进行参考帧编码得到编码图像帧B1。
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