CN112601094A - 一种视频编解码的方法及装置 - Google Patents

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滕波
葛强
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Abstract

本发明公开了一种视频编解码的方法及装置，涉及3D视频编码/立体视频编码领域；其中，视频编码的方法包括：根据深度信息将视频纹理图划分为至少一个纹理子帧；对所述纹理子帧重组，构成矩形纹理帧；若所述矩形纹理帧中存在缺失区域，则在所述缺失区域中填充预设数据；逐一对所述矩形纹理帧执行压缩编码操作；采用上述方法可有效的提升视频编解码的效率。

Description

一种视频编解码的方法及装置
技术领域
本公开涉及3D视频编码/立体视频编码领域，具体涉及一种视频编解码的方法及装置。
背景技术
立体视频是多视点视频的一种，提供两路视频信号，分别对应人左右两只眼睛，形成三维立体效果。其中，立体视频具有多种不同的表示格式，其中基于“纹理+深度”的表示格式有广泛的应用。
在基于“纹理+深度”的表示格式中，包括两种类似的数据，一种是二维视频数据，一种是相应的深度图；其中，二维视频数据可以采用现有的各种视频编解码方式进行编解码，包括MPEG2，MPEG4，H.264，H.265，H.266等各种标准化技术；深度图也可以采用这些技术进行压缩/解压缩，还可以进一步利用深度图数据的特点以及与二维视频数据的相关性进一步提高深度图压缩/解压缩的效率。
一般地，视频中同一物体在空域上具有较强的相关性，因此如果能够将同一物体从视频数据中独立出来，使得帧内预测或帧间预测尽量发生在同一物体的视频数据块之间，那么就可以更充分利用视频数据在空域上的相关性，进一步提升视频编解码的效率，但是现有技术中并没有公开相关技术。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本公开实施例提出了一种视频编解码的方法及装置，以解决现有技术中未充分利用视频数据在空域上的相关性、视频编解码效率不高等问题。
本公开实施例第一方面公开了一种视频编码的方法，方法包括：
根据深度信息将视频纹理图划分为至少一个纹理子帧；
对所述纹理子帧重组，构成矩形纹理帧；若所述矩形纹理帧中存在缺失区域，则在所述缺失区域中填充预设数据；
逐一对所述矩形纹理帧执行压缩编码操作。
在一些实施例中，所述方法具体包括：
读取深度图信息，获取所述视频纹理图中各像素点位置的深度信息。
在一些实施例中，所述方法还包括：
根据所述深度图信息获取深度梯度值；
根据所述深度梯度值将所述视频纹理图划分成至少一个区域；扫描所述区域构成所述纹理子帧。
在一些实施例中，所述方法具体包括：
将所述纹理子帧各像素点对应的深度值相同或相近的阈值作为深度信息。
在一些实施例中，所述方法具体包括：
将大于所述纹理子帧相邻像素深度值变化量的阈值作为深度信息。
在一些实施例中，所述方法还包括：所述矩形纹理帧具体为正方形纹理帧。
本公开实施例第二方面公开了一种视频解码的方法，所述方法包括：
逐一对经过压缩编码后的矩形纹理帧执行解码操作；
若所述矩形纹理帧中存在填充数据，则去掉所述填充数据，进行原始形状的恢复，得到纹理子帧；
根据深度信息将所述纹理子帧拼接成视频纹理帧。
本公开实施例第三方面公开了一种视频编码的装置，所述装置包括：
划分模块，用于根据深度信息将视频纹理图划分为至少一个纹理子帧；
数据填充模块，用于对所述纹理子帧重组，构成矩形纹理帧；若所述矩形纹理帧中存在缺失区域，则在所述缺失区域中填充预设数据；
编码模块，用于逐一对所述纹理子帧执行压缩编码操作。
在一些实施例中，所述划分模块具体用于：读取深度图信息，获取所述视频纹理图中各像素点位置的深度信息。
在一些实施例中，所述划分模块还用于：根据所述深度图信息获取深度梯度值；
根据所述深度梯度值将所述视频纹理图划分成至少一个区域；扫描所述区域构成所述纹理子帧。
在一些实施例中，所述划分模块具体用于：将所述纹理子帧各像素点对应的深度值相同或相近的阈值作为深度信息。
在一些实施例中，所述划分模块具体用于：将大于所述纹理子帧相邻像素深度值变化量的阈值作为深度信息。
在一些实施例中，所述装置还包括成帧模块，用于对所述纹理子帧重组，生成矩形纹理帧。
本公开实施例第四方面公开了一种视频解码的装置，所述装置包括：
解码模块，用于逐一对经过压缩编码后的矩形纹理帧执行解码操作；
数据恢复模块，用于若所述矩形纹理帧中存在填充数据，则去掉所述填充数据，进行原始形状的恢复，得到纹理子帧；
拼接模块，用于根据深度信息将所述纹理子帧拼接成视频纹理帧。
本公开实施例的第五方面提供了一种电子设备，包括：
存储器以及一个或多个处理器；
其中，所述存储器与所述一个或多个处理器通信连接，所述存储器中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令，所述指令被所述一个或多个处理器执行时，所述电子设备用于实现如前述各实施例所述的方法。
本公开实施例的第六方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被计算装置执行时，可用来实现如前述各实施例所述的方法。
本公开实施例的第七方面提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，可用来实现如前述各实施例所述的方法。
本公开实施例公开了一种视频编解码的方法及装置，通过利用深度信息与视频纹理图之间的关联，将视频纹理图划分至少一个纹理子帧，并逐一对纹理子帧编码，提升了视频编解码的效率。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本公开的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本公开进行任何限制，在附图中：
图1是根据本公开的一些实施例所示的一种视频编码的方法流程图；
图2是根据本公开的一些实施例所示的一种示例性的深度图；
图3是根据本公开的一些实施例所示的填充示意图；
图4是根据本公开的一些实施例所示的一种视频解码的方法流程图；
图5是根据本公开的一些实施例所示的一种视频编码的装置结构示意图；
图6是根据本公开的一些实施例所示的一种视频解码的装置结构示意图；
图7是根据本公开的一些实施例所示的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，通过示例阐述了本公开的许多具体细节，以便提供对相关披露的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来讲，本公开显而易见的可以在没有这些细节的情况下实施。应当理解的是，本公开中使用“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”术语，是用于区分在顺序排列中不同级别的不同部件、元件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达式可以实现相同的目的，这些术语可以被其他表达式替换。
应当理解的是，当设备、单元或模块被称为“在……上”、“连接到”或“耦合到”另一设备、单元或模块时，其可以直接在另一设备、单元或模块上，连接或耦合到或与其他设备、单元或模块通信，或者可以存在中间设备、单元或模块，除非上下文明确提示例外情形。例如，本公开所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任何一个和所有组合。
本公开所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本公开范围。如本公开说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，而该类表述并不构成一个排它性的罗列，其他特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件也可以包含在内。
参看下面的说明以及附图，本公开的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本公开的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。
本公开中使用了多种结构图用来说明根据本公开的实施例的各种变形。应当理解的是，前面或下面的结构并不是用来限定本公开。本公开的保护范围以权利要求为准。
立体视频是多视点视频的一种，提供两路视频信号，分别对应人左右两只眼睛，形成三维立体效果。其中，立体视频具有多种不同的表示格式，其中基于“纹理+深度”的表示格式有广泛的应用。
在基于“纹理+深度”的表示格式中，包括两种类似的数据，一种是二维视频数据，一种是相应的深度图；其中，二维视频数据可以采用现有的各种视频编解码方式进行编解码，包括MPEG2，MPEG4，H.264，H.265，H.266等各种标准化技术；深度图也可以采用这些技术进行压缩/解压缩，还可以进一步利用深度图数据的特点以及与二维视频数据的相关性进一步提高深度图压缩/解压缩的效率。
一般地，视频中同一物体在空域上具有较强的相关性，因此如果能够将同一物体从视频数据中独立出来，使得帧内预测或帧间预测尽量发生在同一物体的视频数据块之间，那么就可以更充分利用视频数据在空域上的相关性，进一步提升深度视频编解码的效率。
本公开实施例提供了一种视频编码的方法，具体如图1所示，所述方法包括：
S101、根据深度信息将视频纹理图划分为至少一个纹理子帧；
S102、对所述纹理子帧重组，构成矩形纹理帧；若所述矩形纹理帧中存在缺失区域，则在所述缺失区域中填充预设数据；
S103、逐一对所述矩形纹理帧执行压缩编码操作。
在本公开实施例中，视频内同一物体在深度图上呈现时通常对应于一片深度值相同或相似（变化缓慢）的区域，因此深度图可以较好地反映物体轮廓。一般地，深度图信息包括视频中各像素的位置信息，因此深度图还能较好地反映物体在视频图像出现的位置。
在一些实施例中，所述方法具体包括：
对纹理子帧按照Z行扫描构成矩形纹理子帧。
进一步地，所述矩形纹理子帧可以被固定成一种或多种尺寸，比如1024×768，800×600等。
更进一步地，所述矩形纹理帧具体为正方形纹理帧。
在一些实施例中，所述方法还包括：
对所述矩形纹理帧中缺失的区域填充预设数据。
具体地，由于根据深度信息划分出来的区域不一定是矩形这类常规视频编码标准支持的形状，缺失区域或者尺寸不足之处可以用数字“0”补充，从而形成矩形数据块并进行视频压缩，具体如图3所示。当然，也可以用其它预设数据填充，比如数字“1”或其它固定数值序列填充。在一种实施例中，还可以填充重复数据，以提高传输和解码的容错性。
如图2所示，为一示例性的深度图。其中A、B、C分别代表3个具有不同深度信息的区域。
取深度图中的深度信息，并计算深度梯度值。其中，所述梯度的定义可以为：各个像素点与周边临近4个像素点之间的深度值差值绝对值之和/4。
进一步地，设定一个阈值，将深度梯度值与所述阈值比较，小于所述阈值的结果记为0，否则记为1，从而形成二值图。将连续成片的0值区域划分成多个区域。按同样方式对视频纹理图划分。
基于上述内容，在一些实施例中，所述方法具体包括：
读取深度图信息，获取所述视频纹理图中各像素点位置的深度信息。
进一步地，根据所述深度图信息获取深度梯度值；
根据所述深度梯度值将所述视频纹理图划分成至少一个区域；扫描所述区域构成所述纹理子帧。
在另一些实施例中，所述方法具体包括：
将所述纹理子帧各像素点对应的深度值相同或相近的阈值作为深度信息。
在另一些实施例中，所述方法具体包括：
将大于所述纹理子帧相邻像素深度值变化量的阈值作为深度信息。
进一步地，逐一对矩形纹理帧执行压缩编码操作生成视频编码流，具体包括：逐一对矩形纹理帧采用帧内编码技术/帧间编码技术进行压缩，生成视频编码流。
具体地，对矩形纹理帧采用帧内编码技术进行压缩，即至少包括帧内预测、DCT变换、量化、熵编码过程。
或者，对矩形纹理帧采用帧间编码技术进行压缩，即至少包括帧间预测、DCT变换、量化、熵编码过程。
在一些实施例中，所述方法还包括：
对所述深度信息及各个纹理子帧、矩形纹理帧对应的位置信息执行压缩操作，写入所述视频编码流或者其他视频编码流。
具体地，所述位置信息包括各纹理子帧、矩形纹理帧的编号。
在一些实施例中，所述深度图信息还可以通过其他的深度编码技术将其压缩转换成视频编码流。
本公开实施例还公开了一种视频解码的方法，具体如图4所示，所述方法包括：
S401、逐一对经过压缩编码后的矩形纹理帧执行解码操作；
S402、若所述矩形纹理帧中存在填充数据，则去掉所述填充数据，进行原始形状的恢复，得到纹理子帧；
S403、根据深度信息将所述纹理子帧拼接成视频纹理帧。
具体地，在解码端，对多个独立的编码区域执行解码操作，并利用深度图按同样方式确定这些编码区域对应于深度图中的位置，并将多个视频区域拼接起来。
其中，关于编码过程的逆过程，具体包括如下处理过程：
1）从视频编码流中获得压缩编码后的矩形纹理帧，实施帧内编码或/和帧间编码逆过程，即经过熵编码、量化、DCT变换的逆过程，得到矩形纹理帧。
2）去填充数据。去掉矩形纹理帧中全0或全1等预设填充数据或冗余数据，获得纹理子帧。在一种实施例中，还可以用冗余数据恢复其它地方丢失或发生差错的数据。
3）原始形状恢复。获得深度信息，结合提供的位置信息，将同一深度纹理子帧恢复成原始形状。
4）多深度拼接。将不同深度的多个已恢复成原始形状的图像按各自位置恢复成视频纹理图。
本公开实施例还公开一种视频编码的装置500，如图5所示，所述装置包括：
划分模块501，用于根据深度信息将视频纹理图划分为至少一个纹理子帧；
数据填充模块502，用于对所述纹理子帧重组，构成矩形纹理帧；若所述矩形纹理帧中存在缺失区域，则在所述缺失区域中填充预设数据；
编码模块503，用于逐一对所述纹理子帧执行压缩编码操作。
在一些实施例中，所述划分模块具体用于：读取深度图信息，获取所述视频纹理图中各像素点位置的深度信息。
在一些实施例中，所述划分模块还用于：根据所述深度图信息获取深度梯度值；
根据所述深度梯度值将所述视频纹理图划分成至少一个区域；扫描所述区域构成所述纹理子帧。
在一些实施例中，所述划分模块具体用于：将所述纹理子帧各像素点对应的深度值相同或相近的阈值作为深度信息。
在一些实施例中，所述划分模块具体用于：将大于所述纹理子帧相邻像素深度值变化量的阈值作为深度信息。
在一些实施例中，所述装置还包括成帧模块，用于对所述纹理子帧重组，生成矩形纹理帧。
本公开实施例还公开了一种视频解码的装置600，如图6所示，所述装置包括：
解码模块601，用于逐一对经过压缩编码后的矩形纹理帧执行解码操作；
数据恢复模块602，用于若所述矩形纹理帧中存在填充数据，则去掉所述填充数据，进行原始形状的恢复，得到纹理子帧；
拼接模块603，用于根据深度信息将所述纹理子帧拼接成视频纹理帧。
参考图7，为本公开一个实施例提供的电子设备示意图。其中，该电子设备700包括：
存储器730以及一个或多个处理器710；
其中，所述存储器730与所述一个或多个处理器710通信连接，所述存储器730中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令732，所述指令732被所述一个或多个处理器710执行，以使所述一个或多个处理器710执行本公开前述实施例中的方法。
具体地，处理器710和存储器730可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线740连接为例。处理器710可以为中央处理器（Central Processing Unit，CPU）。处理器710还可以为其他通用处理器、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）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器730作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块。处理器710通过运行存储在存储器730中的非暂态软件程序、指令以及模块732，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理。
存储器730可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器710所创建的数据等。此外，存储器730可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器730可选包括相对于处理器710远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络（比如通过通信接口720）连接至处理器710。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
本公开的一个实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被执行后执行本公开前述实施例中的方法。
前述的计算机可读取存储介质包括以存储如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方式或技术来实现的物理易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机可读取存储介质具体包括，但不限于，U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、电可擦可编程只读存储器（EEPROM）、闪存或其他固态存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘（DVD）、HD-DVD、蓝光（Blue-Ray）或其他光存储设备、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备、或能用于存储所需信息且可以由计算机访问的任何其他介质。
尽管此处所述的主题是在结合操作系统和应用程序在计算机系统上的执行而执行的一般上下文中提供的，但本领域技术人员可以认识到，还可结合其他类型的程序模块来执行其他实现。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、组件、数据结构和其他类型的结构。本领域技术人员可以理解，此处所述的本主题可以使用其他计算机系统配置来实践，包括手持式设备、多处理器系统、基于微处理器或可编程消费电子产品、小型计算机、大型计算机等，也可使用在其中任务由通过通信网络连接的远程处理设备执行的分布式计算环境中。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器存储设备的两者中。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所本公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，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公开的范围。
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，本公开的技术方案本质上或者说对原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）执行本公开各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
综上所述，本公开提出了一种视频编解码的方法、装置、电子设备及其计算机可读存储介质。通过利用深度信息与视频纹理图之间的关联，将视频纹理图划分至少一个纹理子帧，并逐一对纹理子帧编码，提升了视频编解码的效率。
应当理解的是，本公开的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本公开的原理，而不构成对本公开的限制。因此，在不偏离本公开的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。此外，本公开所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (14)

1.一种视频编码的方法，其特征在于，所述方法包括：
根据深度信息将视频纹理图划分为至少一个纹理子帧；
对所述纹理子帧重组，构成矩形纹理帧；若所述矩形纹理帧中存在缺失区域，则在所述缺失区域中填充预设数据；
逐一对所述矩形纹理帧执行压缩编码操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：
读取深度图信息，获取所述视频纹理图中各像素点位置的深度信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述深度图信息获取深度梯度值；
根据所述深度梯度值将所述视频纹理图划分成至少一个区域；扫描所述区域构成所述纹理子帧。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：
将所述纹理子帧各像素点对应的深度值相同或相近的阈值作为深度信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：
将大于所述纹理子帧相邻像素深度值变化量的阈值作为深度信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述矩形纹理帧具体为正方形纹理帧。
7.一种视频解码的方法，其特征在于，所述方法包括：
逐一对经过压缩编码后的矩形纹理帧执行解码操作；
若所述矩形纹理帧中存在填充数据，则去掉所述填充数据，进行原始形状的恢复，得到纹理子帧；
根据深度信息将所述纹理子帧拼接成视频纹理帧。
8.一种视频编码的装置，其特征在于，所述装置包括：
划分模块，用于根据深度信息将视频纹理图划分为至少一个纹理子帧；
数据填充模块，用于对所述纹理子帧重组，构成矩形纹理帧；若所述矩形纹理帧中存在缺失区域，则在所述缺失区域中填充预设数据；
编码模块，用于逐一对所述纹理子帧执行压缩编码操作。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述划分模块具体用于：读取深度图信息，获取所述视频纹理图中各像素点位置的深度信息。
10.根据权利要求9所述装置，其特征在于，所述划分模块还用于根据所述深度图信息获取深度梯度值；
根据所述深度梯度值将所述视频纹理图划分成至少一个区域；扫描所述区域构成所述纹理子帧。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述划分模块具体用于：将所述纹理子帧各像素点对应的深度值相同或相近的阈值作为深度信息。
12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述划分模块具体用于：将大于所述纹理子帧相邻像素深度值变化量的阈值作为深度信息。
13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括成帧模块，用于对所述纹理子帧重组，生成矩形纹理帧。
14.一种视频解码的装置，其特征在于，所述装置包括：
解码模块，用于逐一对经过压缩编码后的矩形纹理帧执行解码操作；
数据恢复模块，用于若所述矩形纹理帧中存在填充数据，则去掉所述填充数据，进行原始形状的恢复，得到纹理子帧；
拼接模块，用于根据深度信息将所述纹理子帧拼接成视频纹理帧。
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CN101374242A (zh) * 2008-07-29 2009-02-25 宁波大学 一种应用于3dtv与ftv系统的深度图编码压缩方法
CN101720047A (zh) * 2009-11-03 2010-06-02 上海大学 基于颜色分割的多目摄像立体匹配获取深度图像的方法
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