CN111416977A - 视频编码器、视频解码器及相应方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种缓解解码峰值的解码方法以及设备，该方法包括：从码流中获取第一标识，所述第一标识用于表示所述码流允许的知识图像之间的最小解码时间间隔k；若当前解码图像参考了知识图像进行解码，解析码流时获取当前解码图像的解码时刻ti与最近一次参考了新的知识图像的第一解码图像的解码时刻tj，其中，所述新的知识图像为解码所述第一解码图像时未被解码或需要重新解码的知识图像；根据ti与tj的差值与k的大小关系，确定出预设数量个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像。实施本申请能够提高编解码中的预测准确性，提升编码效率。

Description

视频编码器、视频解码器及相应方法
技术领域
本发明涉及视频编解码领域，尤其涉及一种视频图像的编码和解码方法、装置以及相应的编码器和解码器。
背景技术
数字视频能力可并入到多种多样的装置中，包含数字电视、数字直播系统、无线广播系统、个人数字助理(PDA)、膝上型或桌上型计算机、平板计算机、电子图书阅读器、数码相机、数字记录装置、数字媒体播放器、视频游戏装置、视频游戏控制台、蜂窝式或卫星无线电电话(所谓的“智能电话”)、视频电话会议装置、视频流式传输装置及其类似者。数字视频装置实施视频压缩技术，例如，在由MPEG-2、MPEG-4、ITU-T H.263、ITU-T H.264/MPEG-4第10部分高级视频编码(AVC)定义的标准、视频编码标准H.265/高效视频编码(HEVC)标准以及此类标准的扩展中所描述的视频压缩技术。视频装置可通过实施此类视频压缩技术来更有效率地发射、接收、编码、解码和/或存储数字视频信息。
视频压缩技术执行空间(图像内)预测和/或时间(图像间)预测以减少或去除视频序列中固有的冗余。对于基于块的视频编码，视频条带(即，视频帧或视频帧的一部分)可分割成若干图像块，所述图像块也可被称作树块、编码单元(CU)和/或编码节点。使用关于同一图像中的相邻块中的参考样本的空间预测来编码图像的待帧内编码(I)条带中的图像块。图像的待帧间编码(P或B)条带中的图像块可使用相对于同一图像中的相邻块中的参考样本的空间预测或相对于其它参考图像中的参考样本的时间预测。图像可被称作帧，且参考图像可被称作参考帧。
发明内容
本申请实施例提供一种视频图像的编解码方法、装置及相应的编码器和解码器，一定程度上提高图像块的运动信息的预测准确性，从而提高编解码性能。
第一方面，本申请实施例提供了一种视频解码方法，包括：
从码流中获取第一标识，所述第一标识用于表示所述码流允许的知识图像之间的最小解码时间间隔k；
若当前解码图像参考了知识图像进行解码，
解析码流时获取当前解码图像的解码时刻ti与最近一次参考了新的知识图像的第一解码图像的解码时刻tj，其中，所述新的知识图像为解码所述第一解码图像时未被解码或需要重新解码的知识图像；
根据ti与tj的差值与k的大小关系，确定出预设数量个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像。
第二方面，本申请实施例提供一种解码装置，包括用于实施第一方面的任意一种方法的若干个功能单元。举例来说，该解码装置可以包括：
第一获取模块，用于从码流中获取第一标识，所述第一标识用于表示所述码流允许的知识图像之间的最小解码时间间隔k；
第二获取模块，用于若当前解码图像参考了知识图像进行解码，
解析码流时获取当前解码图像的解码时刻ti与最近一次参考了新的知识图像的第一解码图像的解码时刻tj，其中，所述新的知识图像为解码所述第一解码图像时未被解码或需要重新解码的知识图像；
确定模块，用于根据ti与tj的差值与k的大小关系，确定出预设数量个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像。
基于第一方面或第二方面，在一些可能的实施方式下，所述k不小于所述码流符合的profile或level允许的最小解码时间间下限。
基于第一方面或第二方面，在一些可能的实施方式下，所述根据ti与tj的差值与k的大小关系，确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像包括：
若ti-tj不小于k，则确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像；所述n个知识图像包括当前未解码或需要进行重新解码的知识图像，n为正整数。
基于第一方面或第二方面，在一些可能的实施方式下，若ti-tj不小于k，则确定出m+n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像；其中，m个知识图像包括已解码的知识图像，n个知识图像包括当前未解码或需要进行重新解码的知识图像，m，n为正整数。
基于第一方面或第二方面，在一些可能的实施方式下，所述确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像包括：
在当前未解码或需要重新解码的知识图像中确定出与所述当前解码图像内容相似性最高的n个知识图像。
基于第一方面或第二方面，在一些可能的实施方式下，所述确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像包括：
在当前未解码或需要进行重新解码的知识图像中确定出与所述当前解码图像显示时刻最接近n个的知识图像。
基于第一方面或第二方面，在一些可能的实施方式下，所述确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像包括：
在当前未解码或需要重新解码的知识图像中确定出n个编码效率最高的知识图像。
基于第一方面或第二方面，在一些可能的实施方式下，所述根据ti与tj的差值与k的大小关系，确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像包括：
若ti-tj小于k，则确定出m个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像；其中，m个知识图像包括已解码且不需要重新编码的知识图像，m为正整数。
第三方面，本申请实施例提供了一种视频解码方法，包括：
获取第一解码图像；所述第一解码图像为主码流中在当前待解码图像之前最近一个紧随序列头后的支持随机访问且仅参考知识图像的图像；
将新知识图像作为所述当前待解码图像的参考图像；所述当前待解码图像为支持随机访问且仅参考知识图像的图像；
其中，在所述主码流中，所述当前待解码图像和所述第一解码图像之间解码的图像的数目至少为f*k；所述k为所述主码流允许的知识图像之间的最小解码时间间隔；所述f为所述主码流中声明的视频序列的帧率；所述新知识图像的个数不大于预设值n；所述n为正整数；所述新知识图像为所述当前待解码图像参考的知识图像中没有被所述第一解码图像所参考的知识图像。
第四方面，本申请实施例提供了一种视频解码装置，该装置包括：
第二获取模块，用于获取第一解码图像；所述第一解码图像为主码流中在当前待解码图像之前最近一个紧随序列头后的支持随机访问且仅参考知识图像的图像；
确定模块，用于将新知识图像作为所述当前待解码图像的参考图像；所述当前待解码图像为支持随机访问且仅参考知识图像的图像；
其中，在所述主码流中，所述当前待解码图像和所述第一解码图像之间解码的图像的数目至少为f*k；所述k为所述主码流允许的知识图像之间的最小解码时间间隔；所述f为所述主码流中声明的视频序列的帧率；所述新知识图像的个数不大于预设值n；所述n为正整数；所述新知识图像为所述当前待解码图像参考的知识图像中没有被所述第一解码图像所参考的知识图像。
基于第三方面或第四方面，在一些可能的实施方式下，方法还包括：根据所述新知识图像解码所述当前待解码图像。相应地，上述装置还包括解码模块，用于执行该步骤。
基于第三方面或第四方面，在一些可能的实施方式下，n＝1。
基于第三方面或第四方面，在一些可能的实施方式下，所述新知识图像是通过解码知识库码流得到的。
第五方面，本申请实施例提供一种用于解码视频数据的设备，所述设备包括：
存储器，用于存储码流形式的视频数据；
视频解码器，用于执行第一方面或第三方面中的任意可能的实现方法。
第六方面，本申请实施例提供一种用于编码视频数据的设备，所述设备包括：
存储器，用于存储视频数据，所述视频数据包括一个或多个图像块；
视频编码器，用于执行与第一方面或第三方面中的任意可能的相耦合的实现方法。
第七方面，本申请实施例提供一种编码设备，包括：相互耦合的非易失性存储器和处理器，所述处理器调用存储在所述存储器中的程序代码以执行与第一方面的任意一种方法相耦合的部分或全部步骤。
第八方面，本申请实施例提供一种解码设备，包括：相互耦合的非易失性存储器和处理器，所述处理器调用存储在所述存储器中的程序代码以执行第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤。
第九方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储了程序代码，其中，所述程序代码包括用于执行第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤的指令。
第十方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤。
应当理解的是，本申请的任意方面的可能的实现方式在不违背自然规律的条件下可以自由组合，一些对应的可行实施方式实现方法类似，所取得的有益效果相似，不再赘述。
可以看到，本发明实施例可以缓解解码峰值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1A是用于实现本发明实施例的视频编码及解码系统10实例的框图；
图1B是用于实现本发明实施例的视频译码系统40实例的框图；
图2是用于实现本发明实施例的编码器20实例结构的框图；
图3是用于实现本发明实施例的解码器30实例结构的框图；
图4是用于实现本发明实施例的视频译码设备400实例的框图；
图5是用于实现本发明实施例的另一种编码装置或解码装置实例的框图；
图6A是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图6B是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图6C是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图7A是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图7B是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图7C是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图8A是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图8B是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图8C是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图9A是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图9B是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图9C是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图9D是本发明实施例中一种解码方法的流程示意图；
图10A是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图10B是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图10C是本发明实施例中一种可能的结构码流示例；
图11是用于实现本发明实施例的一种解码方法的流程示意图；
图12是用于实现本发明实施例的一种设备的结构框图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图对本发明实施例进行描述。以下描述中，参考形成本公开一部分并以说明之方式示出本发明实施例的具体方面或可使用本发明实施例的具体方面的附图。应理解，本发明实施例可在其它方面中使用，并可包括附图中未描绘的结构或逻辑变化。因此，以下详细描述不应以限制性的意义来理解，且本发明的范围由所附权利要求书界定。例如，应理解，结合所描述方法的揭示内容可以同样适用于用于执行所述方法的对应设备或系统，且反之亦然。例如，如果描述一个或多个具体方法步骤，则对应的设备可以包含如功能单元等一个或多个单元，来执行所描述的一个或多个方法步骤(例如，一个单元执行一个或多个步骤，或多个单元，其中每个都执行多个步骤中的一个或多个)，即使附图中未明确描述或说明这种一个或多个单元。另一方面，例如，如果基于如功能单元等一个或多个单元描述具体装置，则对应的方法可以包含一个步骤来执行一个或多个单元的功能性(例如，一个步骤执行一个或多个单元的功能性，或多个步骤，其中每个执行多个单元中一个或多个单元的功能性)，即使附图中未明确描述或说明这种一个或多个步骤。进一步，应理解的是，除非另外明确提出，本文中所描述的各示例性实施例和/或方面的特征可以相互组合。
本发明实施例所涉及的技术方案不仅可能应用于现有的视频编码标准中(如H.264、HEVC等标准)，还可能应用于未来的视频编码标准中(如H.266标准)。本发明的实施方式部分使用的术语仅用于对本发明的具体实施例进行解释，而非旨在限定本发明。下面先对本发明实施例可能涉及的一些概念进行简单介绍。
视频编码通常是指处理形成视频或视频序列的图片序列。在视频编码领域，术语“图片(picture)”、“帧(frame)”或“图像(image)”可以用作同义词。本文中使用的视频编码表示视频编码或视频解码。视频编码在源侧执行，通常包括处理(例如，通过压缩)原始视频图片以减少表示该视频图片所需的数据量，从而更高效地存储和/或传输。视频解码在目的地侧执行，通常包括相对于编码器作逆处理，以重构视频图片。实施例涉及的视频图片“编码”应理解为涉及视频序列的“编码”或“解码”。编码部分和解码部分的组合也称为编解码(编码和解码)。
视频序列包括一系列图像(picture)，图像被进一步划分为切片(slice)，切片再被划分为块(block)。视频编码以块为单位进行编码处理，在一些新的视频编码标准中，块的概念被进一步扩展。比如，在H.264标准中有宏块(macroblock，MB)，宏块可进一步划分成多个可用于预测编码的预测块(partition)。在高性能视频编码(high efficiency videocoding，HEVC)标准中，采用编码单元(coding unit，CU)，预测单元(prediction unit，PU)和变换单元(transform unit，TU)等基本概念，从功能上划分了多种块单元，并采用全新的基于树结构进行描述。比如CU可以按照四叉树进行划分为更小的CU，而更小的CU还可以继续划分，从而形成一种四叉树结构，CU是对编码图像进行划分和编码的基本单元。对于PU和TU也有类似的树结构，PU可以对应预测块，是预测编码的基本单元。对CU按照划分模式进一步划分成多个PU。TU可以对应变换块，是对预测残差进行变换的基本单元。然而，无论CU，PU还是TU，本质上都属于块(或称图像块)的概念。
例如在HEVC中，通过使用表示为编码树的四叉树结构将CTU拆分为多个CU。在CU层级处作出是否使用图片间(时间)或图片内(空间)预测对图片区域进行编码的决策。每个CU可以根据PU拆分类型进一步拆分为一个、两个或四个PU。一个PU内应用相同的预测过程，并在PU基础上将相关信息传输到解码器。在通过基于PU拆分类型应用预测过程获取残差块之后，可以根据类似于用于CU的编码树的其它四叉树结构将CU分割成变换单元(transformunit，TU)。在视频压缩技术最新的发展中，使用四叉树和二叉树(Quad-tree and binarytree，QTBT)分割帧来分割编码块。在QTBT块结构中，CU可以为正方形或矩形形状。
本文中，为了便于描述和理解，可将当前编码图像中待编码的图像块称为当前块，例如在编码中，指当前正在编码的块；在解码中，指当前正在解码的块。将参考图像中用于对当前块进行预测的已解码的图像块称为参考块，即参考块是为当前块提供参考信号的块，其中，参考信号表示图像块内的像素值。可将参考图像中为当前块提供预测信号的块为预测块，其中，预测信号表示预测块内的像素值或者采样值或者采样信号。例如，在遍历多个参考块以后，找到了最佳参考块，此最佳参考块将为当前块提供预测，此块称为预测块。
无损视频编码情况下，可以重构原始视频图片，即经重构视频图片具有与原始视频图片相同的质量(假设存储或传输期间没有传输损耗或其它数据丢失)。在有损视频编码情况下，通过例如量化执行进一步压缩，来减少表示视频图片所需的数据量，而解码器侧无法完全重构视频图片，即经重构视频图片的质量相比原始视频图片的质量较低或较差。
H.261的几个视频编码标准属于“有损混合型视频编解码”(即，将样本域中的空间和时间预测与变换域中用于应用量化的2D变换编码结合)。视频序列的每个图片通常分割成不重叠的块集合，通常在块层级上进行编码。换句话说，编码器侧通常在块(视频块)层级处理亦即编码视频，例如，通过空间(图片内)预测和时间(图片间)预测来产生预测块，从当前块(当前处理或待处理的块)减去预测块以获取残差块，在变换域变换残差块并量化残差块，以减少待传输(压缩)的数据量，而解码器侧将相对于编码器的逆处理部分应用于经编码或经压缩块，以重构用于表示的当前块。另外，编码器复制解码器处理循环，使得编码器和解码器生成相同的预测(例如帧内预测和帧间预测)和/或重构，用于处理亦即编码后续块。
下面描述本发明实施例所应用的系统架构。参见图1A，图1A示例性地给出了本发明实施例所应用的视频编码及解码系统10的示意性框图。如图1A所示，视频编码及解码系统10可包括源设备12和目的地设备14，源设备12产生经编码视频数据，因此，源设备12可被称为视频编码装置。目的地设备14可对由源设备12所产生的经编码的视频数据进行解码，因此，目的地设备14可被称为视频解码装置。源设备12、目的地设备14或两个的各种实施方案可包含一或多个处理器以及耦合到所述一或多个处理器的存储器。所述存储器可包含但不限于RAM、ROM、EEPROM、快闪存储器或可用于以可由计算机存取的指令或数据结构的形式存储所要的程序代码的任何其它媒体，如本文所描述。源设备12和目的地设备14可以包括各种装置，包含桌上型计算机、移动计算装置、笔记型(例如，膝上型)计算机、平板计算机、机顶盒、例如所谓的“智能”电话等电话手持机、电视机、相机、显示装置、数字媒体播放器、视频游戏控制台、车载计算机、无线通信设备或其类似者。
虽然图1A将源设备12和目的地设备14绘示为单独的设备，但设备实施例也可以同时包括源设备12和目的地设备14或同时包括两者的功能性，即源设备12或对应的功能性以及目的地设备14或对应的功能性。在此类实施例中，可以使用相同硬件和/或软件，或使用单独的硬件和/或软件，或其任何组合来实施源设备12或对应的功能性以及目的地设备14或对应的功能性。
源设备12和目的地设备14之间可通过链路13进行通信连接，目的地设备14可经由链路13从源设备12接收经编码视频数据。链路13可包括能够将经编码视频数据从源设备12移动到目的地设备14的一或多个媒体或装置。在一个实例中，链路13可包括使得源设备12能够实时将经编码视频数据直接发射到目的地设备14的一或多个通信媒体。在此实例中，源设备12可根据通信标准(例如无线通信协议)来调制经编码视频数据，且可将经调制的视频数据发射到目的地设备14。所述一或多个通信媒体可包含无线和/或有线通信媒体，例如射频(RF)频谱或一或多个物理传输线。所述一或多个通信媒体可形成基于分组的网络的一部分，基于分组的网络例如为局域网、广域网或全球网络(例如，因特网)。所述一或多个通信媒体可包含路由器、交换器、基站或促进从源设备12到目的地设备14的通信的其它设备。
源设备12包括编码器20，另外可选地，源设备12还可以包括图片源16、图片预处理器18、以及通信接口22。具体实现形态中，所述编码器20、图片源16、图片预处理器18、以及通信接口22可能是源设备12中的硬件部件，也可能是源设备12中的软件程序。分别描述如下：
图片源16，可以包括或可以为任何类别的图片捕获设备，用于例如捕获现实世界图片，和/或任何类别的图片或评论(对于屏幕内容编码，屏幕上的一些文字也认为是待编码的图片或图像的一部分)生成设备，例如，用于生成计算机动画图片的计算机图形处理器，或用于获取和/或提供现实世界图片、计算机动画图片(例如，屏幕内容、虚拟现实(virtual reality，VR)图片)的任何类别设备，和/或其任何组合(例如，实景(augmentedreality，AR)图片)。图片源16可以为用于捕获图片的相机或者用于存储图片的存储器，图片源16还可以包括存储先前捕获或产生的图片和/或获取或接收图片的任何类别的(内部或外部)接口。当图片源16为相机时，图片源16可例如为本地的或集成在源设备中的集成相机；当图片源16为存储器时，图片源16可为本地的或例如集成在源设备中的集成存储器。当所述图片源16包括接口时，接口可例如为从外部视频源接收图片的外部接口，外部视频源例如为外部图片捕获设备，比如相机、外部存储器或外部图片生成设备，外部图片生成设备例如为外部计算机图形处理器、计算机或服务器。接口可以为根据任何专有或标准化接口协议的任何类别的接口，例如有线或无线接口、光接口。
其中，图片可以视为像素点(picture element)的二维阵列或矩阵。阵列中的像素点也可以称为采样点。阵列或图片在水平和垂直方向(或轴线)上的采样点数目定义图片的尺寸和/或分辨率。为了表示颜色，通常采用三个颜色分量，即图片可以表示为或包含三个采样阵列。例如在RBG格式或颜色空间中，图片包括对应的红色、绿色及蓝色采样阵列。但是，在视频编码中，每个像素通常以亮度/色度格式或颜色空间表示，例如对于YUV格式的图片，包括Y指示的亮度分量(有时也可以用L指示)以及U和V指示的两个色度分量。亮度(luma)分量Y表示亮度或灰度水平强度(例如，在灰度等级图片中两者相同)，而两个色度(chroma)分量U和V表示色度或颜色信息分量。相应地，YUV格式的图片包括亮度采样值(Y)的亮度采样阵列，和色度值(U和V)的两个色度采样阵列。RGB格式的图片可以转换或变换为YUV格式，反之亦然，该过程也称为色彩变换或转换。如果图片是黑白的，该图片可以只包括亮度采样阵列。本发明实施例中，由图片源16传输至图片处理器的图片也可称为原始图片数据17。
图片预处理器18，用于接收原始图片数据17并对原始图片数据17执行预处理，以获取经预处理的图片19或经预处理的图片数据19。例如，图片预处理器18执行的预处理可以包括整修、色彩格式转换(例如，从RGB格式转换为YUV格式)、调色或去噪。
编码器20(或称视频编码器20)，用于接收经预处理的图片数据19，采用相关预测模式(如本文各个实施例中的预测模式)对经预处理的图片数据19进行处理，从而提供经编码图片数据21(下文将进一步基于图2或图4或图5描述编码器20的结构细节)。在一些实施例中，编码器20可以用于执行后文所描述的各个实施例，以实现本发明所描述的色度块预测方法在编码侧的应用。
通信接口22，可用于接收经编码图片数据21，并可通过链路13将经编码图片数据21传输至目的地设备14或任何其它设备(如存储器)，以用于存储或直接重构，所述其它设备可为任何用于解码或存储的设备。通信接口22可例如用于将经编码图片数据21封装成合适的格式，例如数据包，以在链路13上传输。
目的地设备14包括解码器30，另外可选地，目的地设备14还可以包括通信接口28、图片后处理器32和显示设备34。分别描述如下：
通信接口28，可用于从源设备12或任何其它源接收经编码图片数据21，所述任何其它源例如为存储设备，存储设备例如为经编码图片数据存储设备。通信接口28可以用于藉由源设备12和目的地设备14之间的链路13或藉由任何类别的网络传输或接收经编码图片数据21，链路13例如为直接有线或无线连接，任何类别的网络例如为有线或无线网络或其任何组合，或任何类别的私网和公网，或其任何组合。通信接口28可以例如用于解封装通信接口22所传输的数据包以获取经编码图片数据21。
通信接口28和通信接口22都可以配置为单向通信接口或者双向通信接口，以及可以用于例如发送和接收消息来建立连接、确认和交换任何其它与通信链路和/或例如经编码图片数据传输的数据传输有关的信息。
解码器30(或称为解码器30)，用于接收经编码图片数据21并提供经解码图片数据31或经解码图片31(下文将进一步基于图3或图4或图5描述解码器30的结构细节)。在一些实施例中，解码器30可以用于执行后文所描述的各个实施例，以实现本发明所描述的色度块预测方法在解码侧的应用。
图片后处理器32，用于对经解码图片数据31(也称为经重构图片数据)执行后处理，以获得经后处理图片数据33。图片后处理器32执行的后处理可以包括：色彩格式转换(例如，从YUV格式转换为RGB格式)、调色、整修或重采样，或任何其它处理，还可用于将将经后处理图片数据33传输至显示设备34。
显示设备34，用于接收经后处理图片数据33以向例如用户或观看者显示图片。显示设备34可以为或可以包括任何类别的用于呈现经重构图片的显示器，例如，集成的或外部的显示器或监视器。例如，显示器可以包括液晶显示器(liquid crystal display，LCD)、有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)显示器、等离子显示器、投影仪、微LED显示器、硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCoS)、数字光处理器(digitallight processor，DLP)或任何类别的其它显示器。
虽然，图1A将源设备12和目的地设备14绘示为单独的设备，但设备实施例也可以同时包括源设备12和目的地设备14或同时包括两者的功能性，即源设备12或对应的功能性以及目的地设备14或对应的功能性。在此类实施例中，可以使用相同硬件和/或软件，或使用单独的硬件和/或软件，或其任何组合来实施源设备12或对应的功能性以及目的地设备14或对应的功能性。
本领域技术人员基于描述明显可知，不同单元的功能性或图1A所示的源设备12和/或目的地设备14的功能性的存在和(准确)划分可能根据实际设备和应用有所不同。源设备12和目的地设备14可以包括各种设备中的任一个，包含任何类别的手持或静止设备，例如，笔记本或膝上型计算机、移动电话、智能手机、平板或平板计算机、摄像机、台式计算机、机顶盒、电视机、相机、车载设备、显示设备、数字媒体播放器、视频游戏控制台、视频流式传输设备(例如内容服务服务器或内容分发服务器)、广播接收器设备、广播发射器设备等，并可以不使用或使用任何类别的操作系统。
编码器20和解码器30都可以实施为各种合适电路中的任一个，例如，一个或多个微处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、离散逻辑、硬件或其任何组合。如果部分地以软件实施所述技术，则设备可将软件的指令存储于合适的非暂时性计算机可读存储介质中，且可使用一或多个处理器以硬件执行指令从而执行本公开的技术。前述内容(包含硬件、软件、硬件与软件的组合等)中的任一者可视为一或多个处理器。
在一些情况下，图1A中所示视频编码及解码系统10仅为示例，本申请的技术可以适用于不必包含编码和解码设备之间的任何数据通信的视频编码设置(例如，视频编码或视频解码)。在其它实例中，数据可从本地存储器检索、在网络上流式传输等。视频编码设备可以对数据进行编码并且将数据存储到存储器，和/或视频解码设备可以从存储器检索数据并且对数据进行解码。在一些实例中，由并不彼此通信而是仅编码数据到存储器和/或从存储器检索数据且解码数据的设备执行编码和解码。
参见图1B，图1B是根据一示例性实施例的包含图2的编码器20和/或图3的解码器30的视频译码系统40的实例的说明图。视频译码系统40可以实现本发明实施例的各种技术的组合。在所说明的实施方式中，视频译码系统40可以包含成像设备41、编码器20、解码器30(和/或藉由处理单元46的逻辑电路47实施的视频编/解码器)、天线42、一个或多个处理器43、一个或多个存储器44和/或显示设备45。
如图1B所示，成像设备41、天线42、处理单元46、逻辑电路47、编码器20、解码器30、处理器43、存储器44和/或显示设备45能够互相通信。如所论述，虽然用编码器20和解码器30绘示视频译码系统40，但在不同实例中，视频译码系统40可以只包含编码器20或只包含解码器30。
在一些实例中，天线42可以用于传输或接收视频数据的经编码比特流。另外，在一些实例中，显示设备45可以用于呈现视频数据。在一些实例中，逻辑电路47可以通过处理单元46实施。处理单元46可以包含专用集成电路(application-specific integratedcircuit，ASIC)逻辑、图形处理器、通用处理器等。视频译码系统40也可以包含可选的处理器43，该可选处理器43类似地可以包含专用集成电路(application-specific integratedcircuit，ASIC)逻辑、图形处理器、通用处理器等。在一些实例中，逻辑电路47可以通过硬件实施，如视频编码专用硬件等，处理器43可以通过通用软件、操作系统等实施。另外，存储器44可以是任何类型的存储器，例如易失性存储器(例如，静态随机存取存储器(StaticRandom Access Memory，SRAM)、动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等)或非易失性存储器(例如，闪存等)等。在非限制性实例中，存储器44可以由超速缓存内存实施。在一些实例中，逻辑电路47可以访问存储器44(例如用于实施图像缓冲器)。在其它实例中，逻辑电路47和/或处理单元46可以包含存储器(例如，缓存等)用于实施图像缓冲器等。
在一些实例中，通过逻辑电路实施的编码器20可以包含(例如，通过处理单元46或存储器44实施的)图像缓冲器和(例如，通过处理单元46实施的)图形处理单元。图形处理单元可以通信耦合至图像缓冲器。图形处理单元可以包含通过逻辑电路47实施的编码器20，以实施参照图2和/或本文中所描述的任何其它编码器系统或子系统所论述的各种模块。逻辑电路可以用于执行本文所论述的各种操作。
在一些实例中，解码器30可以以类似方式通过逻辑电路47实施，以实施参照图3的解码器30和/或本文中所描述的任何其它解码器系统或子系统所论述的各种模块。在一些实例中，逻辑电路实施的解码器30可以包含(通过处理单元2820或存储器44实施的)图像缓冲器和(例如，通过处理单元46实施的)图形处理单元。图形处理单元可以通信耦合至图像缓冲器。图形处理单元可以包含通过逻辑电路47实施的解码器30，以实施参照图3和/或本文中所描述的任何其它解码器系统或子系统所论述的各种模块。
在一些实例中，天线42可以用于接收视频数据的经编码比特流。如所论述，经编码比特流可以包含本文所论述的与编码视频帧相关的数据、指示符、索引值、模式选择数据等，例如与编码分割相关的数据(例如，变换系数或经量化变换系数，(如所论述的)可选指示符，和/或定义编码分割的数据)。视频译码系统40还可包含耦合至天线42并用于解码经编码比特流的解码器30。显示设备45用于呈现视频帧。
应理解，本发明实施例中对于参考编码器20所描述的实例，解码器30可以用于执行相反过程。关于信令语法元素，解码器30可以用于接收并解析这种语法元素，相应地解码相关视频数据。在一些例子中，编码器20可以将语法元素熵编码成经编码视频比特流。在此类实例中，解码器30可以解析这种语法元素，并相应地解码相关视频数据。
需要说明的是，本发明实施例描述的编解码方法主要用于帧间预测过程，此过程在编码器20和解码器30均存在，本发明实施例中的编码器20和解码器30可以是例如H.263、H.264、HEVV、MPEG-2、MPEG-4、VP8、VP9等视频标准协议或者下一代视频标准协议(如H.266等)对应的编/解码器。
参见图2，图2示出用于实现本发明实施例的编码器20的实例的示意性/概念性框图。在图2的实例中，编码器20包括残差计算单元204、变换处理单元206、量化单元208、逆量化单元210、逆变换处理单元212、重构单元214、缓冲器216、环路滤波器单元220、经解码图片缓冲器(decoded picture buffer，DPB)230、预测处理单元260和熵编码单元270。预测处理单元260可以包含帧间预测单元244、帧内预测单元254和模式选择单元262。帧间预测单元244可以包含运动估计单元和运动补偿单元(未图示)。图2所示的编码器20也可以称为混合型视频编码器或根据混合型视频编解码器的视频编码器。
例如，残差计算单元204、变换处理单元206、量化单元208、预测处理单元260和熵编码单元270形成编码器20的前向信号路径，而例如逆量化单元210、逆变换处理单元212、重构单元214、缓冲器216、环路滤波器220、经解码图片缓冲器(decoded picture buffer，DPB)230、预测处理单元260形成编码器的后向信号路径，其中编码器的后向信号路径对应于解码器的信号路径(参见图3中的解码器30)。
编码器20通过例如输入202，接收图片201或图片201的图像块203，例如，形成视频或视频序列的图片序列中的图片。图像块203也可以称为当前图片块或待编码图片块，图片201可以称为当前图片或待编码图片(尤其是在视频编码中将当前图片与其它图片区分开时，其它图片例如同一视频序列亦即也包括当前图片的视频序列中的先前经编码和/或经解码图片)。
编码器20的实施例可以包括分割单元(图2中未绘示)，用于将图片201分割成多个例如图像块203的块，通常分割成多个不重叠的块。分割单元可以用于对视频序列中所有图片使用相同的块大小以及定义块大小的对应栅格，或用于在图片或子集或图片群组之间更改块大小，并将每个图片分割成对应的块。
在一个实例中，编码器20的预测处理单元260可以用于执行上述分割技术的任何组合。
如图片201，图像块203也是或可以视为具有采样值的采样点的二维阵列或矩阵，虽然其尺寸比图片201小。换句话说，图像块203可以包括，例如，一个采样阵列(例如黑白图片201情况下的亮度阵列)或三个采样阵列(例如，彩色图片情况下的一个亮度阵列和两个色度阵列)或依据所应用的色彩格式的任何其它数目和/或类别的阵列。图像块203的水平和垂直方向(或轴线)上采样点的数目定义图像块203的尺寸。
如图2所示的编码器20用于逐块编码图片201，例如，对每个图像块203执行编码和预测。
残差计算单元204用于基于图片图像块203和预测块265(下文提供预测块265的其它细节)计算残差块205，例如，通过逐样本(逐像素)将图片图像块203的样本值减去预测块265的样本值，以在样本域中获取残差块205。
变换处理单元206用于在残差块205的样本值上应用例如离散余弦变换(discretecosine transform，DCT)或离散正弦变换(discrete sine transform，DST)的变换，以在变换域中获取变换系数207。变换系数207也可以称为变换残差系数，并在变换域中表示残差块205。
变换处理单元206可以用于应用DCT/DST的整数近似值，例如为HEVC/H.265指定的变换。与正交DCT变换相比，这种整数近似值通常由某一因子按比例缩放。为了维持经正变换和逆变换处理的残差块的范数，应用额外比例缩放因子作为变换过程的一部分。比例缩放因子通常是基于某些约束条件选择的，例如，比例缩放因子是用于移位运算的2的幂、变换系数的位深度、准确性和实施成本之间的权衡等。例如，在解码器30侧通过例如逆变换处理单元212为逆变换(以及在编码器20侧通过例如逆变换处理单元212为对应逆变换)指定具体比例缩放因子，以及相应地，可以在编码器20侧通过变换处理单元206为正变换指定对应比例缩放因子。
量化单元208用于例如通过应用标量量化或向量量化来量化变换系数207，以获取经量化变换系数209。经量化变换系数209也可以称为经量化残差系数209。量化过程可以减少与部分或全部变换系数207有关的位深度。例如，可在量化期间将n位变换系数向下舍入到m位变换系数，其中n大于m。可通过调整量化参数(quantization parameter，QP)修改量化程度。例如，对于标量量化，可以应用不同的标度来实现较细或较粗的量化。较小量化步长对应较细量化，而较大量化步长对应较粗量化。可以通过量化参数(quantizationparameter，QP)指示合适的量化步长。例如，量化参数可以为合适的量化步长的预定义集合的索引。例如，较小的量化参数可以对应精细量化(较小量化步长)，较大量化参数可以对应粗糙量化(较大量化步长)，反之亦然。量化可以包含除以量化步长以及例如通过逆量化210执行的对应的量化或逆量化，或者可以包含乘以量化步长。根据例如HEVC的一些标准的实施例可以使用量化参数来确定量化步长。一般而言，可以基于量化参数使用包含除法的等式的定点近似来计算量化步长。可以引入额外比例缩放因子来进行量化和反量化，以恢复可能由于在用于量化步长和量化参数的等式的定点近似中使用的标度而修改的残差块的范数。在一个实例实施方式中，可以合并逆变换和反量化的标度。或者，可以使用自定义量化表并在例如比特流中将其从编码器通过信号发送到解码器。量化是有损操作，其中量化步长越大，损耗越大。
逆量化单元210用于在经量化系数上应用量化单元208的逆量化，以获取经反量化系数211，例如，基于或使用与量化单元208相同的量化步长，应用量化单元208应用的量化方案的逆量化方案。经反量化系数211也可以称为经反量化残差系数211，对应于变换系数207，虽然由于量化造成的损耗通常与变换系数不相同。
逆变换处理单元212用于应用变换处理单元206应用的变换的逆变换，例如，逆离散余弦变换(discrete cosine transform，DCT)或逆离散正弦变换(discrete sinetransform，DST)，以在样本域中获取逆变换块213。逆变换块213也可以称为逆变换经反量化块213或逆变换残差块213。
重构单元214(例如，求和器214)用于将逆变换块213(即经重构残差块213)添加至预测块265，以在样本域中获取经重构块215，例如，将经重构残差块213的样本值与预测块265的样本值相加。
可选地，例如线缓冲器216的缓冲器单元216(或简称“缓冲器”216)用于缓冲或存储经重构块215和对应的样本值，用于例如帧内预测。在其它的实施例中，编码器可以用于使用存储在缓冲器单元216中的未经滤波的经重构块和/或对应的样本值来进行任何类别的估计和/或预测，例如帧内预测。
例如，编码器20的实施例可以经配置以使得缓冲器单元216不只用于存储用于帧内预测254的经重构块215，也用于环路滤波器单元220(在图2中未示出)，和/或，例如使得缓冲器单元216和经解码图片缓冲器单元230形成一个缓冲器。其它实施例可以用于将经滤波块221和/或来自经解码图片缓冲器230的块或样本(图2中均未示出)用作帧内预测254的输入或基础。解码图片缓冲器230还用于存储知识库图像。针对知识库后续会详细描述，此处不予赘述。
环路滤波器单元220(或简称“环路滤波器”220)用于对经重构块215进行滤波以获取经滤波块221，从而顺利进行像素转变或提高视频质量。环路滤波器单元220旨在表示一个或多个环路滤波器，例如去块滤波器、样本自适应偏移(sample-adaptive offset，SAO)滤波器或其它滤波器，例如双边滤波器、自适应环路滤波器(adaptive loop filter，ALF)，或锐化或平滑滤波器，或协同滤波器。尽管环路滤波器单元220在图2中示出为环内滤波器，但在其它配置中，环路滤波器单元220可实施为环后滤波器。经滤波块221也可以称为经滤波的经重构块221。经解码图片缓冲器230可以在环路滤波器单元220对经重构编码块执行滤波操作之后存储经重构编码块。
编码器20(对应地，环路滤波器单元220)的实施例可以用于输出环路滤波器参数(例如，样本自适应偏移信息)，例如，直接输出或由熵编码单元270或任何其它熵编码单元熵编码后输出，例如使得解码器30可以接收并应用相同的环路滤波器参数用于解码。
经解码图片缓冲器(decoded picture buffer，DPB)230可以为存储参考图片数据供编码器20编码视频数据之用的参考图片存储器。DPB 230可由多种存储器设备中的任一个形成，例如动态随机存储器(dynamic random access memory，DRAM)(包含同步DRAM(synchronous DRAM，SDRAM)、磁阻式RAM(magnetoresistive RAM，MRAM)、电阻式RAM(resistive RAM，RRAM))或其它类型的存储器设备。可以由同一存储器设备或单独的存储器设备提供DPB 230和缓冲器216。在某一实例中，经解码图片缓冲器(decoded picturebuffer，DPB)230用于存储经滤波块221。经解码图片缓冲器230可以进一步用于存储同一当前图片或例如先前经重构图片的不同图片的其它先前的经滤波块，例如先前经重构和经滤波块221，以及可以提供完整的先前经重构亦即经解码图片(和对应参考块和样本)和/或部分经重构当前图片(和对应参考块和样本)，例如用于帧间预测。在某一实例中，如果经重构块215无需环内滤波而得以重构，则经解码图片缓冲器(decoded picture buffer，DPB)230用于存储经重构块215。
预测处理单元260，也称为块预测处理单元260，用于接收或获取图像块203(当前图片201的当前图像块203)和经重构图片数据，例如来自缓冲器216的同一(当前)图片的参考样本和/或来自经解码图片缓冲器230的一个或多个先前经解码图片的参考图片数据231，以及用于处理这类数据进行预测，即提供可以为经帧间预测块245或经帧内预测块255的预测块265。
模式选择单元262可以用于选择预测模式(例如帧内或帧间预测模式)和/或对应的用作预测块265的预测块245或255，以计算残差块205和重构经重构块215。
模式选择单元262的实施例可以用于选择预测模式(例如，从预测处理单元260所支持的那些预测模式中选择)，所述预测模式提供最佳匹配或者说最小残差(最小残差意味着传输或存储中更好的压缩)，或提供最小信令开销(最小信令开销意味着传输或存储中更好的压缩)，或同时考虑或平衡以上两者。模式选择单元262可以用于基于码率失真优化(rate distortion optimization，RDO)确定预测模式，即选择提供最小码率失真优化的预测模式，或选择相关码率失真至少满足预测模式选择标准的预测模式。
下文将详细解释编码器20的实例(例如，通过预测处理单元260)执行的预测处理和(例如，通过模式选择单元262)执行的模式选择。
如上文所述，编码器20用于从(预先确定的)预测模式集合中确定或选择最好或最优的预测模式。预测模式集合可以包括例如帧内预测模式和/或帧间预测模式。
帧内预测模式集合可以包括35种不同的帧内预测模式，例如，如DC(或均值)模式和平面模式的非方向性模式，或如H.265中定义的方向性模式，或者可以包括67种不同的帧内预测模式，例如，如DC(或均值)模式和平面模式的非方向性模式，或如正在发展中的H.266中定义的方向性模式。
在可能的实现中，帧间预测模式集合取决于可用参考图片(即，例如前述存储在DBP 230中的至少部分经解码图片)和其它帧间预测参数，例如取决于是否使用整个参考图片或只使用参考图片的一部分，例如围绕当前块的区域的搜索窗区域，来搜索最佳匹配参考块，和/或例如取决于是否应用如半像素和/或四分之一像素内插的像素内插，帧间预测模式集合例如可包括先进运动矢量(Advanced Motion Vector Prediction，AMVP)模式和融合(merge)模式。具体实施中，帧间预测模式集合可包括本发明实施例改进的基于控制点的AMVP模式，以及，改进的基于控制点的merge模式。在一个实例中，帧内预测单元254可以用于执行下文描述的帧间预测技术的任意组合。
除了以上预测模式，本发明实施例也可以应用跳过模式和/或直接模式。
预测处理单元260可以进一步用于将图像块203分割成较小的块分区或子块，例如，通过迭代使用四叉树(quad-tree，QT)分割、二进制树(binary-tree，BT)分割或三叉树(triple-tree，TT)分割，或其任何组合，以及用于例如为块分区或子块中的每一个执行预测，其中模式选择包括选择分割的图像块203的树结构和选择应用于块分区或子块中的每一个的预测模式。
帧间预测单元244可以包含运动估计(motion estimation，ME)单元(图2中未示出)和运动补偿(motion compensation，MC)单元(图2中未示出)。运动估计单元用于接收或获取图片图像块203(当前图片201的当前图片图像块203)和经解码图片231，或至少一个或多个先前经重构块，例如，一个或多个其它/不同先前经解码图片231的经重构块，来进行运动估计。例如，视频序列可以包括当前图片和先前经解码图片31，或换句话说，当前图片和先前经解码图片31可以是形成视频序列的图片序列的一部分，或者形成该图片序列。
例如，编码器20可以用于从多个其它图片中的同一或不同图片的多个参考块中选择参考块，并向运动估计单元(图2中未示出)提供参考图片和/或提供参考块的位置(X、Y坐标)与当前块的位置之间的偏移(空间偏移)作为帧间预测参数。该偏移也称为运动向量(motion vector，MV)。
运动补偿单元用于获取帧间预测参数，并基于或使用帧间预测参数执行帧间预测来获取帧间预测块245。由运动补偿单元(图2中未示出)执行的运动补偿可以包含基于通过运动估计(可能执行对子像素精确度的内插)确定的运动/块向量取出或生成预测块。内插滤波可从已知像素样本产生额外像素样本，从而潜在地增加可用于编码图片块的候选预测块的数目。一旦接收到用于当前图片块的PU的运动向量，运动补偿单元246可以在一个参考图片列表中定位运动向量指向的预测块。运动补偿单元246还可以生成与块和视频条带相关联的语法元素，以供解码器30在解码视频条带的图片块时使用。
具体的，上述帧间预测单元244可向熵编码单元270传输语法元素，所述语法元素包括帧间预测参数(比如遍历多个帧间预测模式后选择用于当前块预测的帧间预测模式的指示信息)。可能应用场景中，如果帧间预测模式只有一种，那么也可以不在语法元素中携带帧间预测参数，此时解码端30可直接使用默认的预测模式进行解码。可以理解的，帧间预测单元244可以用于执行帧间预测技术的任意组合。
帧内预测单元254用于获取，例如接收同一图片的图片块203(当前图片块)和一个或多个先前经重构块，例如经重构相相邻块，以进行帧内估计。例如，编码器20可以用于从多个(预定)帧内预测模式中选择帧内预测模式。
编码器20的实施例可以用于基于优化标准选择帧内预测模式，例如基于最小残差(例如，提供最类似于当前图片块203的预测块255的帧内预测模式)或最小码率失真。
帧内预测单元254进一步用于基于如所选择的帧内预测模式的帧内预测参数确定帧内预测块255。在任何情况下，在选择用于块的帧内预测模式之后，帧内预测单元254还用于向熵编码单元270提供帧内预测参数，即提供指示所选择的用于块的帧内预测模式的信息。在一个实例中，帧内预测单元254可以用于执行帧内预测技术的任意组合。
具体的，上述帧内预测单元254可向熵编码单元270传输语法元素，所述语法元素包括帧内预测参数(比如遍历多个帧内预测模式后选择用于当前块预测的帧内预测模式的指示信息)。可能应用场景中，如果帧内预测模式只有一种，那么也可以不在语法元素中携带帧内预测参数，此时解码端30可直接使用默认的预测模式进行解码。
熵编码单元270用于将熵编码算法或方案(例如，可变长度编码(variable lengthcoding，VLC)方案、上下文自适应VLC(context adaptive VLC，CAVLC)方案、算术编码方案、上下文自适应二进制算术编码(context adaptive binary arithmetic coding，CABAC)、基于语法的上下文自适应二进制算术编码(syntax-based context-adaptive binaryarithmetic coding，SBAC)、概率区间分割熵(probability interval partitioningentropy，PIPE)编码或其它熵编码方法或技术)应用于经量化残差系数209、帧间预测参数、帧内预测参数和/或环路滤波器参数中的单个或所有上(或不应用)，以获取可以通过输出272以例如经编码比特流21的形式输出的经编码图片数据21。可以将经编码比特流传输到视频解码器30，或将其存档稍后由视频解码器30传输或检索。熵编码单元270还可用于熵编码正被编码的当前视频条带的其它语法元素。
码流封装单元280，用于在确定当前待处理图像所参考的知识库图像与当前待处理图像是同一图像的情况下，将与确定解码当前待处理图像如何参考知识库图像相关的编码信息(比如，第一标识、第二标识、第三标识等等)编入码流(主码流)，并直接通过输出272输出。当确定当前待处理图像所参考的图像与当前待处理图像不为同一图像的情况下，将输出当前图像给残差计算单元204。
视频编码器20的其它结构变型可用于编码视频流。例如，基于非变换的编码器20可以在没有针对某些块或帧的变换处理单元206的情况下直接量化残差信号。在另一实施方式中，编码器20可具有组合成单个单元的量化单元208和逆量化单元210。
具体的，在本发明实施例中，编码器20可用于实现后文实施例中描述的编解码方法。
应当理解的是，视频编码器20的其它的结构变化可用于编码视频流。例如，对于某些图像块或者图像帧，视频编码器20可以直接地量化残差信号而不需要经变换处理单元206处理，相应地也不需要经逆变换处理单元212处理；或者，对于某些图像块或者图像帧，视频编码器20没有产生残差数据，相应地不需要经变换处理单元206、量化单元208、逆量化单元210和逆变换处理单元212处理；或者，视频编码器20可以将经重构图像块作为参考块直接地进行存储而不需要经滤波器220处理；或者，视频编码器20中量化单元208和逆量化单元210可以合并在一起。环路滤波器220是可选的，以及针对无损压缩编码的情况下，变换处理单元206、量化单元208、逆量化单元210和逆变换处理单元212是可选的。应当理解的是，根据不同的应用场景，帧间预测单元244和帧内预测单元254可以是被选择性的启用。
参见图3，图3示出用于实现本发明实施例的解码器30的实例的示意性/概念性框图。视频解码器30用于接收例如由编码器20编码的经编码图片数据(例如，经编码比特流)21，以获取经解码图片231。在解码过程期间，视频解码器30从视频编码器20接收视频数据，例如表示经编码视频条带的图片块的经编码视频比特流及相关联的语法元素。
在图3的实例中，解码器30包括熵解码单元304、逆量化单元310、逆变换处理单元312、重构单元314(例如求和器314)、缓冲器316、环路滤波器320、经解码图片缓冲器330以及预测处理单元360。预测处理单元360可以包含帧间预测单元344、帧内预测单元354和模式选择单元362。在一些实例中，视频解码器30可执行大体上与参照图2的视频编码器20描述的编码遍次互逆的解码遍次。
熵解码单元304用于对经编码图片数据21执行熵解码，以获取例如经量化系数309和/或经解码的编码参数(图3中未示出)，例如，帧间预测、帧内预测参数、环路滤波器参数和/或其它语法元素中(经解码)的任意一个或全部。熵解码单元304进一步用于将帧间预测参数、帧内预测参数和/或其它语法元素转发至预测处理单元360。视频解码器30可接收视频条带层级和/或视频块层级的语法元素。
逆量化单元310功能上可与逆量化单元110相同，逆变换处理单元312功能上可与逆变换处理单元212相同，重构单元314功能上可与重构单元214相同，缓冲器316功能上可与缓冲器216相同，环路滤波器320功能上可与环路滤波器220相同，经解码图片缓冲器330功能上可与经解码图片缓冲器230相同。
预测处理单元360可以包括帧间预测单元344和帧内预测单元354，其中帧间预测单元344功能上可以类似于帧间预测单元244，帧内预测单元354功能上可以类似于帧内预测单元254。预测处理单元360通常用于执行块预测和/或从经编码数据21获取预测块365，以及从例如熵解码单元304(显式地或隐式地)接收或获取预测相关参数和/或关于所选择的预测模式的信息。
当视频条带经编码为经帧内编码(I)条带时，预测处理单元360的帧内预测单元354用于基于信号表示的帧内预测模式及来自当前帧或图片的先前经解码块的数据来产生用于当前视频条带的图片块的预测块365。当视频帧经编码为经帧间编码(即B或P)条带时，预测处理单元360的帧间预测单元344(例如，运动补偿单元)用于基于运动向量及从熵解码单元304接收的其它语法元素生成用于当前视频条带的视频块的预测块365。对于帧间预测，可从一个参考图片列表内的一个参考图片中产生预测块。视频解码器30可基于存储于DPB330中的参考图片，使用默认建构技术来建构参考帧列表：列表0和列表1。
预测处理单元360用于通过解析运动向量和其它语法元素，确定用于当前视频条带的视频块的预测信息，并使用预测信息产生用于正经解码的当前视频块的预测块。在本发明的一实例中，预测处理单元360使用接收到的一些语法元素确定用于编码视频条带的视频块的预测模式(例如，帧内或帧间预测)、帧间预测条带类型(例如，B条带、P条带或GPB条带)、用于条带的参考图片列表中的一个或多个的建构信息、用于条带的每个经帧间编码视频块的运动向量、条带的每个经帧间编码视频块的帧间预测状态以及其它信息，以解码当前视频条带的视频块。在本公开的另一实例中，视频解码器30从比特流接收的语法元素包含接收自适应参数集(adaptive parameter set，APS)、序列参数集(sequenceparameter set，SPS)、图片参数集(picture parameter set，PPS)或条带标头中的一个或多个中的语法元素。
逆量化单元310可用于逆量化(即，反量化)在比特流中提供且由熵解码单元304解码的经量化变换系数。逆量化过程可包含使用由视频编码器20针对视频条带中的每一视频块所计算的量化参数来确定应该应用的量化程度并同样确定应该应用的逆量化程度。
逆变换处理单元312用于将逆变换(例如，逆DCT、逆整数变换或概念上类似的逆变换过程)应用于变换系数，以便在像素域中产生残差块。
重构单元314(例如，求和器314)用于将逆变换块313(即经重构残差块313)添加到预测块365，以在样本域中获取经重构块315，例如通过将经重构残差块313的样本值与预测块365的样本值相加。
环路滤波器单元320(在编码循环期间或在编码循环之后)用于对经重构块315进行滤波以获取经滤波块321，从而顺利进行像素转变或提高视频质量。在一个实例中，环路滤波器单元320可以用于执行下文描述的滤波技术的任意组合。环路滤波器单元320旨在表示一个或多个环路滤波器，例如去块滤波器、样本自适应偏移(sample-adaptive offset，SAO)滤波器或其它滤波器，例如双边滤波器、自适应环路滤波器(adaptive loop filter，ALF)，或锐化或平滑滤波器，或协同滤波器。尽管环路滤波器单元320在图3中示出为环内滤波器，但在其它配置中，环路滤波器单元320可实施为环后滤波器。
随后将给定帧或图片中的经解码视频块321存储在存储用于后续运动补偿的参考图片的经解码图片缓冲器330中。解码图片缓冲器330还用于存储知识库图像。
码流解析单元303，在基于知识库的编码方法中，解析主码流中与参考的知识库图像相关的编码信息。当确定当前待处理图像与参考的知识库图像为同一图像的情况下，可以不进行该待处理图像的解码操作，拷贝该知识库图像的解码信息通过输出332输出。
解码器30用于例如，藉由输出332输出经解码图片31，以向用户呈现或供用户查看。
视频解码器30的其它变型可用于对压缩的比特流进行解码。例如，解码器30可以在没有环路滤波器单元320的情况下生成输出视频流。例如，基于非变换的解码器30可以在没有针对某些块或帧的逆变换处理单元312的情况下直接逆量化残差信号。在另一实施方式中，视频解码器30可以具有组合成单个单元的逆量化单元310和逆变换处理单元312。
具体的，在本发明实施例中，解码器30用于实现后文实施例中描述的编解码方法。
应当理解的是，视频解码器30的其它结构变化可用于解码经编码视频位流。例如，视频解码器30可以不经滤波器320处理而生成输出视频流；或者，对于某些图像块或者图像帧，视频解码器30的熵解码单元304没有解码出经量化的系数，相应地不需要经逆量化单元310和逆变换处理单元312处理。环路滤波器320是可选的；以及针对无损压缩的情况下，逆量化单元310和逆变换处理单元312是可选的。应当理解的是，根据不同的应用场景，帧间预测单元和帧内预测单元可以是被选择性的启用。
应当理解的是，本申请的编码器20和解码器30中，针对某个环节的处理结果可以经过进一步处理后，输出到下一个环节，例如，在插值滤波、运动矢量推导或环路滤波等环节之后，对相应环节的处理结果进一步进行Clip或移位shift等操作。
例如，按照相邻仿射编码块的运动矢量推导得到的当前图像块的控制点的运动矢量，或者推导得到的当前图像块的子块的运动矢量，可以经过进一步处理，本申请对此不做限定。例如，对运动矢量的取值范围进行约束，使其在一定的位宽内。假设允许的运动矢量的位宽为bitDepth，则运动矢量的范围为-2^(bitDepth-1)～2^(bitDepth-1)-1，其中“^”符号表示幂次方。如bitDepth为16，则取值范围为-32768～32767。如bitDepth为18，则取值范围为-131072～131071。又例如，对运动矢量(例如一个8x8图像块内的四个4x4子块的运动矢量MV)的取值进行约束，使得所述四个4x4子块MV的整数部分之间的最大差值不超过N个像素，例如不超过一个像素。
可以通过以下两种方式进行约束，使其在一定的位宽内：
方式1，将运动矢量溢出的高位去除：
ux＝(vx+2bitDepth)％2bitDepth
vx＝(ux>＝2bitDepth-1)？(ux-2bitDepth):ux
uy＝(vy+2bitDepth)％2bitDepth
vy＝(uy>＝2bitDepth-1)？(uy-2bitDepth):uy
其中，vx为图像块或所述图像块的子块的运动矢量的水平分量，vy为图像块或所述图像块的子块的运动矢量的垂直分量，ux和uy为中间值；bitDepth表示位宽。
例如vx的值为-32769，通过以上公式得到的为32767。因为在计算机中，数值是以二进制的补码形式存储的，-32769的二进制补码为1,0111,1111,1111,1111(17位)，计算机对于溢出的处理为丢弃高位，则vx的值为0111,1111,1111,1111，则为32767，与通过公式处理得到的结果一致。
方法2，将运动矢量进行Clipping，如以下公式所示：
vx＝Clip3(-2bitDepth-1,2bitDepth-1-1,vx)
vy＝Clip3(-2bitDepth-1,2bitDepth-1-1,vy)
其中vx为图像块或所述图像块的子块的运动矢量的水平分量，vy为图像块或所述图像块的子块的运动矢量的垂直分量；其中，x、y和z分别对应MV钳位过程Clip3的三个输入值，所述Clip3的定义为，表示将z的值钳位到区间[x,y]之间：
Figure BDA0002353293960000181
参见图4，图4是本发明实施例提供的视频译码设备400(例如视频编码设备400或视频解码设备400)的结构示意图。视频译码设备400适于实施本文所描述的实施例。在一个实施例中，视频译码设备400可以是视频解码器(例如图1A的解码器30)或视频编码器(例如图1A的编码器20)。在另一个实施例中，视频译码设备400可以是上述图1A的解码器30或图1A的编码器20中的一个或多个组件。
视频译码设备400包括：用于接收数据的入口端口410和接收单元(Rx)420，用于处理数据的处理器、逻辑单元或中央处理器(CPU)430，用于传输数据的发射器单元(Tx)440和出口端口450，以及，用于存储数据的存储器460。视频译码设备400还可以包括与入口端口410、接收器单元420、发射器单元440和出口端口450耦合的光电转换组件和电光(EO)组件，用于光信号或电信号的出口或入口。
处理器430通过硬件和软件实现。处理器430可以实现为一个或多个CPU芯片、核(例如，多核处理器)、FPGA、ASIC和DSP。处理器430与入口端口410、接收器单元420、发射器单元440、出口端口450和存储器460通信。处理器430包括译码模块470(例如编码模块470或解码模块470)。编码/解码模块470实现本文中所公开的实施例，以实现本发明实施例所提供的色度块预测方法。例如，编码/解码模块470实现、处理或提供各种编码操作。因此，通过编码/解码模块470为视频译码设备400的功能提供了实质性的改进，并影响了视频译码设备400到不同状态的转换。或者，以存储在存储器460中并由处理器430执行的指令来实现编码/解码模块470。
存储器460包括一个或多个磁盘、磁带机和固态硬盘，可以用作溢出数据存储设备，用于在选择性地执行这些程序时存储程序，并存储在程序执行过程中读取的指令和数据。存储器460可以是易失性和/或非易失性的，可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、随机存取存储器(ternary content-addressable memory，TCAM)和/或静态随机存取存储器(SRAM)。
参见图5，图5是根据一示例性实施例的可用作图1A中的源设备12和目的地设备14中的任一个或两个的装置500的简化框图。装置500可以实现本申请的技术。换言之，图5为本申请实施例的编码设备或解码设备(简称为译码设备500)的一种实现方式的示意性框图。其中，译码设备500可以包括处理器510、存储器530和总线系统550。其中，处理器和存储器通过总线系统相连，该存储器用于存储指令，该处理器用于执行该存储器存储的指令。译码设备的存储器存储程序代码，且处理器可以调用存储器中存储的程序代码执行本申请描述的各种视频编码或解码方法，尤其是各种新的编解码的方法。为避免重复，这里不再详细描述。
在本申请实施例中，该处理器510可以是中央处理单元(Central ProcessingUnit，简称为“CPU”)，该处理器510还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
该存储器530可以包括只读存储器(ROM)设备或者随机存取存储器(RAM)设备。任何其他适宜类型的存储设备也可以用作存储器530。存储器530可以包括由处理器510使用总线550访问的代码和数据531。存储器530可以进一步包括操作系统533和应用程序535，该应用程序535包括允许处理器510执行本申请描述的视频编码或解码方法(尤其是本申请描述的编解码方法)的至少一个程序。例如，应用程序535可以包括应用1至N，其进一步包括执行在本申请描述的视频编码或解码方法的视频编码或解码应用(简称视频译码应用)。
该总线系统550除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都标为总线系统550。
可选的，译码设备500还可以包括一个或多个输出设备，诸如显示器570。在一个示例中，显示器570可以是触感显示器，其将显示器与可操作地感测触摸输入的触感单元合并。显示器570可以经由总线550连接到处理器510。
下面针对本申请涉及到几个技术概念进行描述。
1)随机访问片段
在视频序列处理中，为了使编码后的视频序列支持随机访问功能，视频序列被分割成多个具有随机访问功能的片段(简称为随机访问片段)。比如：一个视频序列包括至少一个随机访问片段，每个随机访问片段包括一幅随机访问图像以及多幅非随机访问图像。其中，一个随机访问片段中的图像可以进行帧内编码，或者，参考视频序列中的其他图像利用帧间预测进行帧间编码。
2)知识库
为了挖掘和利用多个随机访问片段之间的图像在编码时相互参考的信息，知识库编码方案引入知识库图像(或者简称知识图像)，知识库图像为随机访问片段中当前图像所属的随机访问片段及其之前最邻近的一个随机访问片段中的需要显示的图像集之外的图像，知识图像作为一种参考图像为待编码图像或待解码图像提供参考。存储上述知识库图像的集合的数据库可以称为知识库。另外，这种视频中一幅图像参考至少一幅知识库图像进行编解码的方法可以称为基于知识库的视频编码(英文：library-based videocoding)。
为了消除随机访问片段之间的冗余信息，知识库图像将大时间跨度内的多个拥有相关信息的随机访问片段联合起来，剔除了多个随机访问片段之间的冗余信息。在随机访问片段中，提供随机访问能力的图像同样可以参考知识库图像。示例性地，本文将这种所参考的知识库图像称为参考知识库(Reference Library，RL)图像，RL图像在知识库图像可用的情况下提供随机访问能力。
3)参考图像集(reference picture set，rps)
参考图像集可以由当前待处理图像所参考的图像的相关信息构成。参考图像集中可以包括参考的非知识库图像的信息，还可以包括知识库图像的信息。当参考图像集中包括知识库图像时，当前待处理图像可以参考知识库图像采用基于知识库视频编解码方法。
参考图像集，也可以称为参考配置集(reference configure set，rcs)。rcs中可以包括参考图像数目，以及参考配置集中包括的参考图像中的知识库图像的编号等。例如，rcs指示第i个图像是否为知识库图像，第i个图像的编号等。
4)知识库码流
采用基于知识库的视频编码对一个视频序列进行编码时，会产生两个码流，其中一个是包含知识库图像编码的码流，该包含知识库图像编码的码流可以称为知识层码流，另外，一个是包含视频序列各帧图像参考知识库图像编码得到的码流，该包含视频序列各帧图像参考知识库图像编码得到的码流可以称为主码流。此外，知识库图像可以反复被多个主码流的随机访问片段参考。例如，图6展示了一种使用于知识库的视频编码方法得到的主码流图像所属的随机访问片段和知识库图像之间的参考关系，每个知识图像被至少两个不连续的随机访问片段所参考。
在基于知识库的视频编解码时，针对当前待处理图像，从该待处理图像对应的知识库中选择至少一幅图像作为待处理图像的参考图像。对参考图像进行帧内编码，从而获得参考图像的编码数据。根据参考图像的编码数据，重建得到参考图像的重建图像，根据参考图像的重建图像对待处理图像进行帧间编码，从而获得待处理图像的编码数据。，将参考图像的码流数据作为知识层码流发送到解码端。将待处理图像的码流数据作为主码流发送到解码端。解码端在接收到当前待处理图像的主码流后，确定参考知识库图像集中的图像作为参考图像，对参考的知识库图像进行重建，并基于重建的知识库图像对待处理图像进行帧间解码得到待处理图像的重建像素值。解码主码流的待处理图像时,如果该待处理图像参考了知识库中的某一知识库图像,则需要先解码知识层码流中的知识库图像之后才能解码该主码流中的待处理图像。而知识库图像可以是待处理视频序列中的图像，当然获取的知识库图像也可以是待处理视频序列中的图像建模得到的图像和待处理视频序列中的图像合成的图像。也就是说针对当前待处理图像选择的所参考的知识库图像可能与当前待处理图像是同一幅图像，在情况下，编解码完该参考的知识库图像后，实际上并不需要再额外编解码该主码流中的待处理图像，因此，现有的基于知识库的视频编解码方法中，针对当前待处理图像选择的所参考的知识库图像可能与当前待处理图像是同一幅图像的情况下，编解码完该参考的知识库图像后，再额外编解码该主码流中的待处理图像的方式存在冗余。
基于此，本申请提出了一种视频图像编码、解码方法及装置，针对当前待处理图像选择的所参考的知识库图像可能与当前待处理图像是同一幅图像的情况下，编解码完该参考的知识库图像后，不再额外编解码该主码流中的待处理图像，而是基于简单拷贝参考的知识库图像的解码数据确定该主码流中待处理图像的解码数据，从而可以避免现有的冗余编码方式，节省传输资源。其中，方法和装置是基于同一发明构思的，由于方法及装置解决问题的原理相似，因此装置与方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
另外，需要说明的是，本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项(个)，可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。
下面详细阐述本申请实施例的方案：
为了挖掘和利用多个随机访问片段之间的图像在编码时相互参考的信息，在编码(或解码)一幅图像时，编码器(或解码器)可以从数据库中选择与当前编码图像(或解码图像)纹理内容相近的图像作为参考图像，这种参考图像称为知识库图像，存储上述参考图像的集合的数据库称为知识库，这种视频中至少一幅图像参考至少一幅知识库图像进行编解码的方法称为基于知识库的视频编码(英文：library-based video coding)。采用基于知识库的视频编码对一个视频序列进行编码会产生一个包含知识库图像编码码流的知识层码流和一个包含视频序列各帧图像参考知识库图像编码得到的码流的视频层码流。这两种码流分别类似于可伸缩视频编码(英文：scalable video coding，SVC)产生的基本层码流和增强层码流，即序列层码流依赖于知识层码流。然而，基于知识库的视频编码的双码流组织方式与SVC的分级码流组织方式的层级码流之间的依赖关系不同，不同之处在于，SVC的双码流层级之间是按照一定的对齐时间段依赖的，而基于知识库的视频编码的双码流中视频层依赖知识层是按照非对齐时间段依赖的。
对于使用基于知识库的视频编码方法编码会得到两个码流，知识库码流和视频主码流，视频主码流的解码必须依赖知识库码流。当解码主码流视频帧时，如果该帧参考了知识库码流中的某一帧,则需要先解码知识库码流中的帧之后才能解码该主码流中的视频帧。当主码流中按解码顺序排列相近的两帧参考了不同的知识库码流帧时，则会产生一个解码峰值，对解码器产生解码冲击。
示例1：
在语法中增加限定时间的语法元素，并限定语法元素在不同profile和level中的取值范围。在AVS3中，语法元素如下表所示。
Figure BDA0002353293960000211
其中新增的语法元素的语义为：
library_picture_enable_flag：1比特标识符。当值为1时，表示当前码流参考外部的知识层码流；当值为0时，表示当前码流不参考知识层码流。该字段的比特数以及表示不同含义的取值可以被自由定义和设计，本发明中不做限定。
min_library_interval_time：12比特位。描述当前码流参考的知识图像的最小解码时间间隔，其值域范围由profile和level限制。其中，高6位描述0～59之间的值，单位为秒，低6位描述0～63之间的值，当帧率小于64时，单位为图像，否则，单位是1/64秒。
在一种可行的实施例中，min_library_interval_time的语义可以为：固定比特长度或可变比特长度的符号，描述当前码流参考的知识图像的最小解码时间间隔，例如语法元素的各个比特位分别描述时分秒、又例如语法元素描述以秒为单位的个数、又例如语法元素描述以图像为单位的个数，其值域范围由profile和level限制，其中不同的profile和level可以确定最小解码时间间隔能够取值范围的下限。
具体地，在一种可能的实现过程中，编码器端可以执行如下操作：
1.初始化主码流图像编码时可参考的知识图像集合L(集合L中的知识图像均可用且已被重建得到重建像素)，集合L包括整个主码流可以使用的所有的知识图像；初始化前一个(上一个)参考新的知识图像的主码流图像(这里的前一个是依据编码时序确定的)的编码时刻tj为T，其初始化值应保证编码的第一个主码流图像(编码时刻为0秒)能够使用任意知识图像作为候选参考图像(例如不大于-k秒，使得第一个主码流图像的编码时刻0与T的差值不小于k秒)，k秒的值域范围以及k秒内能够解码的图像数目fk+N的值域范围(即最多允许比主码流的图像数fk多解码N个图像)可以由profile和level限制，根据k的值确定min_library_interval_time的值。
例如min_library_interval_time的值等于k的值，
又例如min_library_interval_time的值等于k-1的值以保证min_library_interval_time的值从0开始，
又例如min_library_interval_time的值等于log2(k)的值以减少min_library_interval_time占用的比特数)，
并将min_library_interval_time放入码流的序列头；
2.当编码第i个主码流图像时；
a)如果当前编码图像参考知识图像(eg，通过对比编码图像参考知识图像的编码效率和参考短期参考图像的编码效率的对比判断当前图像是否参考知识图像；具体实现过程中，当码流允许参考知识图像时(如library_picture_enable_flag为1)，任意一个图像都有一个对应的字段表示该图像是否参考了知识图像，如该字段可以是该图像的字段，也可以是标准允许的默认继承自别的图像的字段；该步骤可以采用现有技术手段，本发明中不予以赘述)，执行以下操作之一：
1)从知识图像集合L中选择m(m>0)个知识图像，所述m个知识图像与第i个主码流图像的短期参考图像构成参考图像集合；或者，
2)检查当前编码图像的编码时刻ti(可以通过编码计时获得；也可以码流中传输当前编码图像的显示时间Ti和显示时间与编码时间的差值△Ti，以使解码端根据得到Ti和△Ti得到ti；其中，不同编码图像对应的Ti和△Ti可以相同也可以不相同，本发明不做限定；或者现有技术的其他方式，应理解码流中的编码信息可以用于约束实际的解码时刻)与T的差值是否大于k。
当ti-tj>＝k时：
[1]从知识图像集合L中选择m(m>0)个知识图像，并选择n(0<n<N)个不在集合L中的知识图像，所述m+n个知识图像与第i个主码流图像的短期参考图像构成参考图像集合；或者，
[2]选择n(0<n<N)个不在集合L中的知识图像，所述n个知识图像与第i个主码流图像的短期参考图像构成参考图像集合；
其中，上述选择知识图像(从知识图像集合L中选择m(m>0)个知识图像的操作)的操作方法包括但不限于：
(a1)根据第i个主码流图像与集合L中知识图像的内容相似性选择相似性最高的m个知识图像；
(b1)当集合L中知识图像是从视频序列中的用于呈现的图像中抽取得到的(即一个知识图像与视频序列中某一呈现时刻的图像的内容完全相同)，根据第i个主码流图像的呈现时刻与集合L中知识图像在视频中对应的呈现时刻的差异大小选择差异最小(即时间上更临近)的m个知识图像；
(c1)根据第i个主码流图像使用集合L中知识图像作为参考图像进行编码的编码效率，以选择编码效率最高的m个知识图像。
其中，上述选择知识图像(从不在集合L中的知识图像中选择n(0<n<N)个知识图像的操作)的操作方法包括但不限于：
(a2)根据第i个主码流图像与不在集合L中的知识图像的内容相似性选择相似性最高的n个知识图像；
(b2)当集合L中知识图像是从视频序列中的用于呈现的图像中抽取得到的(即一个知识图像与视频序列中某一呈现时刻的图像的内容完全相同)，根据第i个主码流图像的呈现时刻与不在集合L中的知识图像在视频中对应的呈现时刻的差异大小选择差异最小(即时间上更临近)的n个知识图像；
(c2)根据第i个主码流图像使用不在集合L中的知识图像作为参考图像进行编码的编码效率，以选择编码效率最高的或n个知识图像。
其中，所述集合L中的知识图像已经被重建，而不在集合L中的知识图像是未被重建或需要被重新重建的，其中，重新被重建的知识图像满足以下一个或多个条件：
已经被重建的知识图像由于缓存容量不足而被删除或替换；或，
已经被重建的知识图像由于缓存内容出错而被破坏；或，
已经被重建的知识图像由于管理操作错误而被删除或替换；或，
已经被重建的知识图像由于超出其生命周期而被删除或替换，但是由于回看或跳转等操作又需要被参考。
其中，短期参考图像为第i个主码流图像之前已经编码的在时间上临近第i个主码流图像且可以被第i个主码流图像作为候选参考图像的主码流图像(例如0～i-1之间的已解码的主码流图像)的重建图像。
b)如果当前编码图像不参考知识图像，此时m＝0且n＝0，由当前编码图像的短期参考图像构成参考图像集合。
3.使用参考图像集合作为第i个编码图像的候选参考图像以对第i个编码图像进行编码。
例如，当m+n>0时，被选中的m+n个知识图像作为新的可参考的知识图像集合L。
4.如果第i个主码流图像不是序列中最后一个图像，返回步骤2，如果当n大于0的时候，则对于下一个主码流图像(在代码实现中，将i＝i+1，即执行下一个主码流图像)，将tj的值更新为ti；否则，即第i个主码流图像是序列中最后一个图像，则结束编码过程。
一种实例中，应理解，在解码顺序之前与当前解码图像(解码时刻ti)最邻近的一个参考了至少一个新的知识图像(n大于0)的解码图像的解码时刻可以表示为tj，其中所述新知识图像为与次临近的一个参考知识图像的解码图像所参考的知识图像不同的知识图像；随着新的知识图像的出现，tj也会进行更新；更为具体地，tj的第一个取值初始化为T，即T可以理解为一个图像序列的起始图像的解码时刻初始值，可以由用户根据需要定义，随着解码的不断进行，tj会随着参考了新的知识图像的解码图像的解码而进行“更替”，应理解，更替间隔并不唯一。
具体地，在一种可能的实现过程中，解码器端可以执行如下操作：
1.接收基于知识库的视频编码方法编码得到的码流；
2.从序列头中解析min_library_interval_time，以获得码流中允许的知识图像的最小解码时间间隔k秒，则该码流满足以下条件，且解码器需要在k秒内解码fk+N个图像(例如N＝1)，其中f是帧率，fk表示的是主码流解码图像；
对于一个参考了知识图像的主码流图像A，和另一个参考了知识图像的主码流图像B，如果A和B参考的知识图像中有n个最多有N个不相同的知识图像，则A和B之间的图像数目不少于以码流中声明的视频序列的帧率f对应的k秒的图像数，举例的k值为1。
3.根据序列头中的profile和level的信息，获取当前码流符合的profile和level允许的最小解码时间间隔的下限以及当前profile和level下能够解码的图像数目fk+N的值域范围(即最多允许比主码流的图像数fk多解码N个图像)，
当k不小于该下限时，解码器确定当前码流符合解码器支持的编解码标准，并执行步骤4；
当k小于该下限，判定接收的码流不合法，终止或暂停解码。
4.根据解码器在k秒内能够解码的最大图像数目q，确定解码器能否实时解码播放当前码流，当q不小于fk+N时，解码器执行以下解码操作；当q小于fk+N时，则暂停解码或终止解码。
a)初始化前一个参考了新的知识图像的主码流图像的解码时刻tj为T，其初始化值应保证待解码的第一个主码流图像(解码时刻为0秒)能够使用任意的知识图像作为候选参考图像(例如不大于-k秒，使得第一个主码流图像的解码时刻0与T的差值不小于k秒)，
b)对于第i个主码流图像，
i.如果该图像参考知识图像，执行以下操作之一：
[1]如果该图像的参考图像集合/配置集中有m(m>0)个知识图像来自知识图像集合L，且有0个知识图像不在集合L中，则不需要解码新的知识图像，并以所述m个知识图像与第i个主码流图像的短期参考图像构成参考图像集合；
或者，
[2]如果该图像的参考图像集合中有m(m>0)个知识图像来自知识图像集合L，且有n(0<n<N)个知识图像不在集合L中，则，
检查当前解码图像的解码时刻ti与T的差值是否大于k，
当ti-tj>＝k时，解码所述n个知识图像，并以所述m+n个知识图像与第i个主码流图像的短期参考图像构成参考图像集合；
当ti-tj<k时，判定接收的码流不合法，终止或暂停解码。或者，
[3]如果该图像的参考图像集合中有0个知识图像来自知识图像集合L，且有n(0<n<N)个知识图像不在集合L中，则，
检查当前解码图像的解码时刻ti与T的差值是否大于k，
当ti-tj>＝k时，解码所述n个知识图像，并以所述n个知识图像与第i个主码流图像的短期参考图像构成参考图像集合；
当ti-tj<k时，判定接收的码流不合法，终止或暂停解码。
其中，集合L中的知识图像均可用且已被解码，而不在集合L中的知识图像是未被解码或需要被重新解码的。
已经被解码的知识图像由于缓存容量不足而被删除或替换；或，
已经被解码的知识图像由于缓存内容出错而被破坏；或，
已经被解码的知识图像由于管理操作错误而被删除或替换；或，
已经被解码的知识图像由于超出其生命周期而被删除或替换，但是由于回看或跳转等操作又需要被参考。
应理解，任意图像的解码时刻ti是可以根据码流中的信息进而获取到的，也可以是解码器根据实际情况获得的，本发明不做限定和约束。
ii.如果该图像不参考知识图像(即m＝0且n＝0)，由当前编码图像的短期参考图像构成参考图像集合；
c)使用参考图像集合作为第i个图像的候选参考图像以对第i个图像进行解码。
d)如果第i个主码流图像不是序列中最后一个图像，返回上一步骤，并将i＝i+1；否则，结束解码过程。
示例2：
在HEVC和VVC中，在vps中的语法元素如下表所示。
Figure BDA0002353293960000251
其中新增的语法元素的语义为：
vps_library_picture_enable_flag：1比特标识符。当值为1时，表示当前码流参考外部的知识层码流；当值为0时，表示当前码流不参考知识层码流。该字段的比特数以及表示不同含义的取值可以被自由定义和设计，本发明中不做限定。
min_library_interval_time：12比特位。描述当前码流参考的知识图像的最小解码时间间隔，其值域范围由profile和level限制。其中，高6位描述0～59之间的值，单位为秒，低6位描述0～63之间的值，当帧率小于64时，单位为图像，否则，单位是1/64秒。
在一种可行的实施例中，min_library_interval_time的语义可以为：固定比特长度或可变比特长度的符号，描述当前码流参考的知识图像的最小解码时间间隔，例如语法元素的各个比特位分别描述时分秒、又例如语法元素描述以秒为单位的个数、又例如语法元素描述以图像为单位的个数，其值域范围由profile和level限制，其中不同的profile和level可以确定最小解码时间间隔能够取值范围的下限。
具体地，在一种可能的实现过程中，编码器端可以执行如示例1中编码器的操作：解码器端可以执行如示例1中解码器的操作。
示例3：
在HEVC和VVC中，在sps中的语法元素如下表所示。
Figure BDA0002353293960000261
其中新增的语法元素的语义为：
sps_library_picture_enable_flag：1比特标识符。当值为1时，表示当前码流参考外部的知识层码流；当值为0时，表示当前码流不参考知识层码流。该字段的比特数以及表示不同含义的取值可以被自由定义和设计，本发明中不做限定。
min_library_interval_time：12比特位。描述当前码流参考的知识图像的最小解码时间间隔，其值域范围由profile和level限制。其中，高6位描述0～59之间的值，单位为秒，低6位描述0～63之间的值，当帧率小于64时，单位为图像，否则，单位是1/64秒。
在一种可行的实施例中，min_library_interval_time的语义可以为：固定比特长度或可变比特长度的符号，描述当前码流参考的知识图像的最小解码时间间隔，例如语法元素的各个比特位分别描述时分秒、又例如语法元素描述以秒为单位的个数、又例如语法元素描述以图像为单位的个数，其值域范围由profile和level限制，其中不同的profile和level可以确定最小解码时间间隔能够取值范围的下限。
具体地，在一种可能的实现过程中，编码器端可以执行如示例1中编码器的操作：解码器端可以执行如示例1中解码器的操作。
更为具体地，本发明中可能的设计中包括如下实施方式：
实施例1：
限制视频主码流图像参考知识库图像的最小时间间隔：
方案1：对于一个参考了知识库图像的主码流图像A，和另一个参考了知识库图像的主码流图像B，如果A和B参考的知识库图像不相同(一个或多个不同)，则：
A和B之间的图像数目不少于以码流中声明的视频序列的帧率对应的k秒的图像数，举例的k值为1。
编码器执行以下操作：
S1，初始化前一个参考知识图像的主码流图像的编码时刻T，其初始化值不大于-k；初始化主码流图像编码时可参考的知识图像集合L为无穷大；
S2，当编码第i个主码流图像时，检查当前编码图像的编码时刻ti与T的差值是否大于k；
当ti-T>＝k时，从知识图像集合L中选择m(m>＝0)个知识图像，并选择n(n>＝0)个不在集合L中的知识图像，所述m+n个知识图像与第i个主码流图像的短期参考图像构成参考图像集合；
当ti-T<k时，从知识图像集合L中选择m(m>＝0)个知识图像，所述m个知识图像与第i个主码流图像的短期参考图像构成参考图像集合；
S3，使用参考图像集合对第i个编码图像进行编码。当n>0时，被选中的n个知识图像作为新的可参考的知识图像集合L，并将T的值更新为ti；当n＝0时，T不变。
S4，如果第i个主码流图像不是序列中最后一个图像，返回步骤2，并将i＝i+1；否则，结束编码过程。
上述编码器产生的码流结构请参阅图6A所示，
在上述示例码流中，L*为知识图像，R*表示参考知识图像的编码图像，N*表示不参考知识图像的编码图像。生成上述示例码流的编码器执行如下示例操作(为了描述方便，R图像和N图像参考的短期参考图像不再赘述)：
假设k＝3，n<＝1；
初始化T＝-k，知识图像集合L＝∞为无穷大；
由于0-T>＝k，R0从知识图像集合L中选择L0作为参考图像，并编码，更新T＝0，知识图像集合L＝{L0}；
N1和N2不参考知识图像；
由于3-T>＝k，R3从知识图像集合L中选择L0(全部集合图像)作为参考图像，并选择不属于知识图像集合L的L1作为参考图像，并编码，更新T＝3，知识图像集合L＝{L0,L1}；
N4和N5不参考知识图像；
由于6-T>＝k，R6从知识图像集合L中选择L0(子集图像)作为参考图像，并选择不属于知识图像集合L的L2作为参考图像，并编码，更新T＝6，知识图像集合L＝{L0,L2}；
N7不参考知识图像；
由于8-T<k，R8从知识图像集合L中选择L2作为参考图像(而不能选择不属于知识图像集合L的知识图像作为参考图像)，并编码，更新T＝8，知识图像集合L＝{L2}；
N9和N10不参考知识图像；
由于11-T>＝k，R11从知识图像集合L中选择L2(全部集合图像)作为参考图像，并选择不属于知识图像集合L的L3作为参考图像，并编码，更新T＝11，知识图像集合L＝{L2,L3}；
结束编码。
解码器执行以下操作：
接收基于知识库的视频编码方法编码得到的码流，该码流满足以下条件，则解码器需要在k秒内解码fk+n个图像；
a)对于一个参考了知识图像的主码流图像A，和另一个参考了知识图像的主码流图像B，如果A和B参考的知识图像中有n个不相同的知识图像，则A和B之间的图像数目不少于以码流中声明的视频序列的帧率f对应的k秒的图像数，举例的k值为1。
对于第i个主码流图像，
a)如果该图像参考知识图像，则解码其中相较于之前主码流图像参考的知识图像中新增的知识图像，所述新增的知识图像最多为n个；使用上述知识图像为参考图像以解码该主码流图像；
b)如果该图像不参考知识图像，则解码该主码流图像；
如果第i个主码流图像不是序列中最后一个图像，返回上一步骤，并将i＝i+1；否则，结束解码过程。
例如，当解码器(限定k秒最多解1个知识图像)接收到如图6B码流时，解码器能够完成实时解码：
例如，当解码器(限定k秒最多解1个知识图像)接收到如图6C码流时，解码器不能够完成实时解码R3和R8，因为尽管R3与R0的时间间隔超过k秒，但是R3参考的知识图像比R0多3个；而尽管R8参考的知识图像与R6参考的知识图像只有一个不同，但是R8和R6之间的时间间隔小于k秒。
实施例2：
对于一个参考知识图像的编码图像A，记在A解码之前解码的一个参考知识图像的编码图像为B，A应该满足以下所有条件：
码流顺序在A和B之间的编码图像均不参考知识图像；
A所参考的知识图像应最多有n个不是B参考的知识图像；
当A所参考的知识图像中有n个不是B参考的知识图像时,在A和B之间解码的图像的数目至少为以码流中声明的视频序列的帧率对应的k秒钟的图像数。其中k秒限制的影响在于：每k秒比帧率增加n个图像的解码能力。
编码器执行以下操作：
S1.初始化前一个参考知识图像的主码流图像的编码时刻T，其初始化值不大于-k；初始化主码流图像编码时可参考的知识图像集合L为无穷大；
S2.当编码第i个主码流图像时，检查当前编码图像的编码时刻ti与T的差值是否大于k；
a)当ti-T>＝k时，从知识图像集合L中选择m(m>＝0)个知识图像，并选择n(n>＝0)个不在集合L中的知识图像，所述m+n个知识图像与第i个主码流图像的短期参考图像构成参考图像集合；
b)当ti-T<k时，仅选择第i个主码流图像的短期参考图像构成参考图像集合；
S3.使用参考图像集合对第i个编码图像进行编码。当m+n>0时，被选中的m+n个知识图像作为新的可参考的知识图像集合L，并将T的值更新为ti。
S4.如果第i个主码流图像不是序列中最后一个图像，返回步骤2，并将i＝i+1；否则，结束编码过程。
上述编码器产生的码流可以参见图7A；在该示例码流中，L*为知识图像，R*表示参考知识图像的编码图像，N*表示不参考知识图像的编码图像。
解码器执行以下操作：
接收基于知识库的视频编码方法编码得到的码流，该码流满足以下条件，则解码器需要在k秒内解码fk+n个图像；
a)对于一个参考了知识图像的主码流图像A，和另一个参考了知识图像的主码流图像B，A与B之间的图像不参考知识图像。如果A和B参考的知识图像中有n个不相同的知识图像，则A和B之间的图像数目不少于以码流中声明的视频序列的帧率f对应的k秒的图像数，举例的k值为1。
对于第i个主码流图像，
a)如果该图像参考知识图像，则解码其中相较于之前主码流图像参考的知识图像中新增的知识图像，所述新增的知识图像最多为n个；使用上述知识图像为参考图像以解码该主码流图像；
b)如果该图像不参考知识图像，则解码该主码流图像；
如果第i个主码流图像不是序列中最后一个图像，返回上一步骤，并将i＝i+1；否则，结束解码过程。
例如，当解码器(限定k秒最多解1个知识图像)接收到如图7B码流时，解码器能够完成实时解码：
例如，当解码器(限定k秒最多解1个知识图像)接收到如图7C码流时，解码器不能够完成实时解码R3和R8，因为尽管R3与R0的时间间隔超过k秒，但是R3参考的知识图像比R0多3个；而尽管R8参考的知识图像为R6参考的知识图像的子集(没有导致新的知识图像的解码)，但是R8和R6之间的时间间隔小于k秒。
实施例3：
对于一个参考知识图像的编码图像A，记在A解码之前解码的一个参考知识图像的编码图像为B，A应该满足以下所有条件：
码流顺序在A和B之间的编码图像如果参考知识图像，其所参考的知识图像均应是B参考的知识图像或其子集；
A所参考的知识图像应最多有一个不是B参考的知识图像；
在A和B之间解码的图像的数目至少为以码流中声明的视频序列的帧率对应的T秒的图像数。其中T秒限制的影响在于：每T秒比帧率增加一个图像的解码能力。
编码器执行以下操作：
1.初始化前一个参考知识图像的主码流图像的编码时刻T，其初始化值不大于-k；初始化主码流图像编码时可参考的知识图像集合L为无穷大；
2.当编码第i个主码流图像时，检查当前编码图像的编码时刻ti与T的差值是否大于k；
a)当ti-T>＝k时，从知识图像集合L中选择m(m>＝0)个知识图像，并选择n(n>＝0)个不在集合L中的知识图像，所述m+n个知识图像与第i个主码流图像的短期参考图像构成参考图像集合；当m+n>0时，被选中的m+n个知识图像作为新的可参考的知识图像集合L，并将T的值更新为ti；
b)当ti-T<k时，从知识图像集合L中选择m(m>＝0)个知识图像，所述m个知识图像与第i个主码流图像的短期参考图像构成参考图像集合；
3.使用参考图像集合对第i个编码图像进行编码。
4.如果第i个主码流图像不是序列中最后一个图像，返回步骤2，并将i＝i+1；否则，结束编码过程。
上述编码器产生的码流结构可以参考图8A；在该示例码流中，L*为知识图像，R*表示参考知识图像的编码图像，N*表示不参考知识图像的编码图像。
解码器执行以下操作：
接收基于知识库的视频编码方法编码得到的码流，该码流满足以下条件，则解码器需要在k秒内解码fk+n个图像；
a)对于一个参考了知识图像的主码流图像A，和另一个参考了知识图像的主码流图像B，A与B之间的图像仅参考A参考的知识图像或其子集。如果A和B参考的知识图像中有n个不相同的知识图像，则A和B之间的图像数目不少于以码流中声明的视频序列的帧率f对应的k秒的图像数，举例的k值为1。
对于第i个主码流图像，
a)如果该图像参考知识图像，则解码其中相较于之前主码流图像参考的知识图像中新增的知识图像，所述新增的知识图像最多为n个；使用上述知识图像为参考图像以解码该主码流图像；
b)如果该图像不参考知识图像，则解码该主码流图像；
如果第i个主码流图像不是序列中最后一个图像，返回上一步骤，并将i＝i+1；否则，结束解码过程。
例如，当解码器(限定k秒最多解1个知识图像)接收到如图8B所示的码流时，解码器能够完成实时解码；
例如，当解码器(限定k秒最多解1个知识图像)接收到如图8C所示的码流时，解码器不能够完成实时解码R3和R8，因为尽管R3与R0的时间间隔超过k秒，但是R3参考的知识图像比R0多3个；而尽管R8参考的知识图像与R6参考的知识图像只有一个不同，但是R8和R6之间的时间间隔小于k秒。
实施例4：
对于紧随序列头后的支持随机访问且仅参考知识图像的RL图像A，记在码流中A之前第一个、紧随序列头后的RL图像为B。A应满足以下所有条件：
A所参考的知识图像最多只有一个不是B所参考的知识图像，
在A和B之间解码的图像的数目至少为以码流中声明的视频序列的帧率对应的T秒钟的图像数。其中k秒限制的影响在于：每k秒比帧率增加一个图像的解码能力。
编码器执行以下操作：
1.初始化前一个参考知识图像的主码流图像的编码时刻T，其初始化值不大于-k；初始化主码流图像编码时可参考的知识图像集合L为无穷大；
2.当编码第i个主码流图像时，
a)如果当前图像是RL图像，检查当前编码图像的编码时刻ti与T的差值是否大于k，
1)当ti-T>＝k时，从知识图像集合L中选择m(m>＝0)个知识图像，并选择n(n>＝0)个不在集合L中的知识图像，所述m+n个知识图像构成参考图像集合；当m+n>0时，被选中的m+n个知识图像作为新的可参考的知识图像集合L，并将T的值更新为ti；
2)当ti-T<k时，从知识图像集合L中选择m(m>＝0)个知识图像，所述m个知识图像构成参考图像集合；
b)如果当前图像不是RL图像，从知识图像集合L中选择m(m>＝0)个知识图像，所述m个知识图像构成参考图像集合；
3.使用参考图像集合对第i个编码图像进行编码。
4.如果第i个主码流图像不是序列中最后一个图像，返回步骤2，并将i＝i+1；否则，结束编码过程。
上述编码器产生的码流结构可以如图9A所示，在该示例码流中，L*为知识图像，R*表示参考知识图像的编码图像，RL*表示仅参考知识图像的编码图像，N*表示不参考知识图像的编码图像。
解码器执行以下操作：
S1，接收基于知识库的视频编码方法编码得到的码流，该码流满足以下条件，则解码器需要在k秒内解码fk+n个图像；
a)对于紧随序列头后的支持随机访问且仅参考知识图像的RL图像A，记在码流中A之前第一个、紧随序列头后的RL图像为B。A所参考的知识图像最多只有n个不是B所参考的知识图像；在A和B之间解码的图像的数目至少为以码流中声明的视频序列的帧率f对应的k秒钟的图像数。其中k秒限制的影响在于：每k秒比帧率增加一个图像的解码能力。
S2，对于第i个主码流图像，
a)如果该图像参考知识图像，则解码其中相较于之前主码流图像参考的知识图像中新增的知识图像，所述新增的知识图像最多为n个；使用上述知识图像为参考图像以解码该主码流图像；
b)如果该图像不参考知识图像，则解码该主码流图像；
S3，如果第i个主码流图像不是序列中最后一个图像，返回上一步骤，并将i＝i+1；否则，结束解码过程。
例如，当解码器(限定k秒最多解1个知识图像)接收到如图9B所示码流时，解码器能够完成实时解码；
例如，当解码器(限定k秒最多解1个知识图像)接收到如图9C所示码流时，解码器不能够完成实时解码R2和R8，因为尽管RL2参考的知识图像与RL0参考的知识图像只有1个不同，但是RL2和RL0之间的时间间隔小于k秒；尽管R8与R5的时间间隔超过k秒，但是RL8参考的知识图像比RL0多2个。
结合以上实例，请参阅图9D，本申请公开了一种可选的解码方法9000，包括以下步骤：
S9001，获取第一解码图像；第一解码图像为主码流中在当前待解码图像之前最近的一个紧随序列头后的支持随机访问且仅参考知识图像的图像。
其中，第一解码图像可以理解为但不限于上述实施例中的图像B，当前待解码图像可以理解为但不限于上述实施例中的图像A。
S9002，将新知识图像作为当前待解码图像的参考图像；当前待解码图像为支持随机访问且仅参考知识图像的图像。
其中，在主码流中，当前待解码图像和第一解码图像之间解码的图像的数目至少为f*k；例如但不限于f*k+n；k为主码流允许的知识图像之间的最小解码时间间隔；f为主码流中声明的视频序列的帧率；新知识图像的个数不大于预设值n；n为正整数；上述新知识图像为当前待解码图像(如图像A)参考的知识图像中没有被第一解码图像(如图像B)所参考的知识图像；新知识图像是通过解码知识库码流得到的。可选的，n的取值可以包括但不限于1、2；新知识图像可以通过解码知识库码流得到。
进一步地，上述方法900还可以包括：
S9003，根据上述新知识图像解码当前待解码图像。
对应地，上述方法9000可以在设备1000(如图12)执行或应用。具体的，第二获取模块1002可以执行上述S9001；确定模块1003可以执行上述S9002。
在具体实现过程中，设备1000还可以包括解码模块1004(图12中未视出)，具体可以执行上述S9003。
实施例5：
对于位流中紧随两个连续的序列头之后的RL图像(能参考知识图像同时支持随机访问)，在位流中较后的RL图像最多只能参考一个不同于在位流中较前的RL图像所参考的知识图像。并且当位流中较后的RL图像参考了一个不同于位流中较前的RL图像所参考的知识图像之时，所述的两个连续的序列头之间应至少包含T秒钟的显示图像。其中T秒限制的影响在于：每T秒比帧率增加一个图像的解码能力。
编码器执行以下操作：
1.初始化前一个参考知识图像的主码流图像的编码时刻T，其初始化值不大于-k；初始化主码流图像编码时可参考的知识图像集合L为无穷大；
2.当编码第i个主码流图像时，
a)如果当前图像是RL图像，且该RL图像不是第一个RL图像，检查当前编码图像的编码时刻ti与T的差值是否大于k，
1)当ti-T>＝k时，从知识图像集合L中选择m(m>＝0)个知识图像，并选择n(n>＝0)个不在集合L中的知识图像，所述m+n个知识图像构成参考图像集合；当m+n>0时，被选中的m+n个知识图像作为新的可参考的知识图像集合L，并将T的值更新为ti；
2)当ti-T<k时，从知识图像集合L中选择m(m>＝0)个知识图像，所述m个知识图像构成参考图像集合；
b)如果当前图像不是RL图像，从知识图像集合L中选择m(m>＝0)个知识图像，所述m个知识图像构成参考图像集合；
3.使用参考图像集合对第i个编码图像进行编码。
4.如果第i个主码流图像不是序列中最后一个图像，返回步骤2，并将i＝i+1；否则，结束编码过程。
上述编码器产生的码流结构示例如图10A所示，其中RL3和RL0之间没有上述解码限制。在该示例码流中，L*为知识图像，R*表示参考知识图像的编码图像，RL*表示仅参考知识图像的编码图像，N*表示不参考知识图像的编码图像。
解码器执行以下操作：
接收基于知识库的视频编码方法编码得到的码流，该码流满足以下条件，则解码器需要在k秒内解码fk+n个图像；
a)对于位流中紧随两个连续的序列头之后的支持随机访问且仅参考知识图像的RL图像A，记在码流中A之前第一个、紧随序列头后的RL图像为B。A所参考的知识图像最多只有n个不是B所参考的知识图像；在A和B之间解码的图像的数目至少为以码流中声明的视频序列的帧率f对应的k秒钟的图像数。其中k秒限制的影响在于：每k秒比帧率增加一个图像的解码能力。
对于第i个主码流图像，
a)如果该图像参考知识图像，则解码其中相较于之前主码流图像参考的知识图像中新增的知识图像，所述新增的知识图像最多为n个；使用上述知识图像为参考图像以解码该主码流图像；
b)如果该图像不参考知识图像，则解码该主码流图像；
如果第i个主码流图像不是序列中最后一个图像，返回上一步骤，并将i＝i+1；否则，结束解码过程。
例如，当解码器(限定k秒最多解1个知识图像)接收到如图10B所示码流时，解码器能够完成实时解码，则是因为尽管RL0参考多个知识图像，但是由于启动延时的允许，RL0的知识图像的解码时间可以通过增加启动延时来获得，因此尽管RL3参考的知识图像比RL0的知识图像多2个，但是RL3的知识图像的解码时间不受到RL0和RL3之间的时间间隔约束；
例如，当解码器(限定k秒最多解1个知识图像)接收到如图10C所示码流时，解码器不能够完成实时解码RL6和RL8，因为尽管RL6与RL3的时间间隔超过k秒，但是RL6参考的知识图像有2个与RL3不同；尽管RL8参考的知识图像与RL6参考的知识图像只有1个不同，但是RL8和RL6之间的时间间隔小于k秒：
基于与上述方法相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种设备1000，该设备1000包括第一获取模块1001、第二获取模块1002、确定模块1003，其中：
第一获取模块1001，用于从码流中获取第一标识，所述第一标识用于表示所述码流允许的知识图像之间的最小解码时间间隔k；
第二获取模块1002，用于若当前解码图像参考了知识图像进行解码，
解析码流时获取当前解码图像的解码时刻ti与最近一次参考了新的知识图像的第一解码图像的解码时刻tj，其中，所述新的知识图像为解码所述第一解码图像时未被解码或需要重新解码的知识图像；
确定模块1003，用于根据ti与tj的差值与k的大小关系，确定出预设数量个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像。
需要说明的是，上述第一获取模块1001、第二获取模块1002、确定模块1003可应用于编码端或解码端的帧间预测过程。具体的，在编码端，这些模块可应用于前述编码器20的预测处理单元260中的帧间预测单元244；在解码端，这些模块可应用于前述解码器30的预测处理单元360中的帧间预测单元344。
还需要说明的是，第一获取模块1001、第二获取模块1002、确定模块1003的具体实现过程可参考上述方法实施例的详细描述，为了说明书的简洁，这里不再赘述。
本领域技术人员能够领会，结合本文公开描述的各种说明性逻辑框、模块和算法步骤所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果以软件来实施，那么各种说明性逻辑框、模块、和步骤描述的功能可作为一或多个指令或代码在计算机可读媒体上存储或传输，且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读媒体可包含计算机可读存储媒体，其对应于有形媒体，例如数据存储媒体，或包括任何促进将计算机程序从一处传送到另一处的媒体(例如，根据通信协议)的通信媒体。以此方式，计算机可读媒体大体上可对应于(1)非暂时性的有形计算机可读存储媒体，或(2)通信媒体，例如信号或载波。数据存储媒体可为可由一或多个计算机或一或多个处理器存取以检索用于实施本申请中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用媒体。计算机程序产品可包含计算机可读媒体。
作为实例而非限制，此类计算机可读存储媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置、快闪存储器或可用来存储指令或数据结构的形式的所要程序代码并且可由计算机存取的任何其它媒体。并且，任何连接被恰当地称作计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴缆线、光纤缆线、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电和微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源传输指令，那么同轴缆线、光纤缆线、双绞线、DSL或例如红外线、无线电和微波等无线技术包含在媒体的定义中。但是，应理解，所述计算机可读存储媒体和数据存储媒体并不包括连接、载波、信号或其它暂时媒体，而是实际上针对于非暂时性有形存储媒体。如本文中所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘利用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。
可通过例如一或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其它等效集成或离散逻辑电路等一或多个处理器来执行指令。因此，如本文中所使用的术语“处理器”可指前述结构或适合于实施本文中所描述的技术的任一其它结构中的任一者。另外，在一些方面中，本文中所描述的各种说明性逻辑框、模块、和步骤所描述的功能可以提供于经配置以用于编码和解码的专用硬件和/或软件模块内，或者并入在组合编解码器中。而且，所述技术可完全实施于一或多个电路或逻辑元件中。
本申请的技术可在各种各样的装置或设备中实施，包含无线手持机、集成电路(IC)或一组IC(例如，芯片组)。本申请中描述各种组件、模块或单元是为了强调用于执行所揭示的技术的装置的功能方面，但未必需要由不同硬件单元实现。实际上，如上文所描述，各种单元可结合合适的软件和/或固件组合在编码解码器硬件单元中，或者通过互操作硬件单元(包含如上文所描述的一或多个处理器)来提供。
在上述实施例中，对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述，仅为本申请示例性的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (26)

1.一种视频解码方法，其特征在于，所述方法包括：
从码流中获取第一标识，所述第一标识用于表示所述码流允许的知识图像之间的最小解码时间间隔k；
若当前解码图像参考了知识图像进行解码，
解析码流时获取当前解码图像的解码时刻ti与最近一次参考了新的知识图像的第一解码图像的解码时刻tj，其中，所述新的知识图像为解码所述第一解码图像时未被解码或需要重新解码的知识图像；
根据ti与tj的差值与k的大小关系，确定出预设数量个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述k不小于所述码流符合的profile或level允许的最小解码时间间下限。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据ti与tj的差值与k的大小关系，确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像包括：
若ti-tj不小于k，则确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像；所述n个知识图像包括当前未解码或需要进行重新解码的知识图像，n为正整数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据ti与tj的差值与k的大小关系，确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像包括：
若ti-tj不小于k，则确定出m+n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像；其中，m个知识图像包括已解码的知识图像，n个知识图像包括当前未解码或需要进行重新解码的知识图像，m，n为正整数。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像包括：
在当前未解码或需要重新解码的知识图像中确定出与所述当前解码图像内容相似性最高的n个知识图像。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像包括：
在当前未解码或需要进行重新解码的知识图像中确定出与所述当前解码图像显示时刻最接近n个的知识图像。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像包括：
在当前未解码或需要重新解码的知识图像中确定出n个编码效率最高的知识图像。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据ti与tj的差值与k的大小关系，确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像包括：
若ti-tj小于k，则确定出m个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像；其中，m个知识图像包括已解码且不需要重新编码的知识图像，m为正整数。
9.一种视频解码装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于从码流中获取第一标识，所述第一标识用于表示所述码流允许的知识图像之间的最小解码时间间隔k；
第二获取模块，用于若当前解码图像参考了知识图像进行解码，
解析码流时获取当前解码图像的解码时刻ti与最近一次参考了新的知识图像的第一解码图像的解码时刻tj，其中，所述新的知识图像为解码所述第一解码图像时未被解码或需要重新解码的知识图像；
确定模块，用于根据ti与tj的差值与k的大小关系，确定出预设数量个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述k不小于所述码流符合的profile或level允许的最小解码时间间下限。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
若ti-tj不小于k，则确定出n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像；所述n个知识图像包括当前未解码或需要进行重新解码的知识图像，n为正整数。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
若ti-tj不小于k，则确定出m+n个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像；其中，m个知识图像包括已解码的知识图像，n个知识图像包括当前未解码或需要进行重新解码的知识图像，m，n为正整数。
13.根据权利要11所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
在当前未解码或需要重新解码的知识图像中确定出与所述当前解码图像内容相似性最高的n个知识图像。
14.根据权利要11所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
在当前未解码或需要进行重新解码的知识图像中确定出与所述当前解码图像显示时刻最接近n个的知识图像。
15.根据权利要11所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
在当前未解码或需要重新解码的知识图像中确定出n个编码效率最高的知识图像。
16.根据权利要11-15所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
若ti-tj小于k，则确定出m个知识图像作为所述当前解码图像的候选参考图像；其中，m个知识图像包括已解码且不需要重新解码的知识图像，m为正整数。
17.一种视频编解码设备，包括：相互耦合的非易失性存储器和处理器，所述处理器调用存储在所述存储器中的程序代码以执行如权利要求1-8任一项所描述的方法。
18.一种视频解码方法，其特征在于，所述方法包括：
获取第一解码图像；所述第一解码图像为主码流中在当前待解码图像之前最近一个紧随序列头后的支持随机访问且仅参考知识图像的图像；
将新知识图像作为所述当前待解码图像的参考图像；所述当前待解码图像为支持随机访问且仅参考知识图像的图像；
其中，在所述主码流中，所述当前待解码图像和所述第一解码图像之间解码的图像的数目至少为f*k；所述k为所述主码流允许的知识图像之间的最小解码时间间隔；所述f为所述主码流中声明的视频序列的帧率；所述新知识图像的个数不大于预设值n；所述n为正整数；所述新知识图像为所述当前待解码图像参考的知识图像中没有被所述第一解码图像所参考的知识图像。
19.根据权利要18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述新知识图像解码所述当前待解码图像。
20.根据权利要18或19所述的方法，其特征在于，n＝1。
21.根据权利要18-20任一项所述的方法，其特征在于，所述新知识图像是通过解码知识库码流得到的。
22.一种视频解码装置，其特征在于，所述装置包括：
第二获取模块，用于获取第一解码图像；所述第一解码图像为主码流中在当前待解码图像之前最近一个紧随序列头后的支持随机访问且仅参考知识图像的图像；
确定模块，用于将新知识图像作为所述当前待解码图像的参考图像；所述当前待解码图像为支持随机访问且仅参考知识图像的图像；
其中，在所述主码流中，所述当前待解码图像和所述第一解码图像之间解码的图像的数目至少为f*k；所述k为所述主码流允许的知识图像之间的最小解码时间间隔；所述f为所述主码流中声明的视频序列的帧率；所述新知识图像的个数不大于预设值n；所述n为正整数；所述新知识图像为所述当前待解码图像参考的知识图像中没有被所述第一解码图像所参考的知识图像。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述装置还包括解码模块，用于根据所述新知识图像解码所述当前待解码图像。
24.根据权利要求22或23所述的装置，其特征在于，n＝1。
25.根据权利要求22-24任一项所述的装置，其特征在于，所述新知识图像是通过解码知识库码流得到的。
26.一种视频解码设备，包括：相互耦合的非易失性存储器和处理器，所述处理器调用存储在所述存储器中的程序代码以执行如权利要求18-21任一项所描述的方法。
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