CN112954318A - 数据编码方法及装置 - Google Patents

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CN112954318A CN202110070942.7A CN202110070942A CN112954318A CN 112954318 A CN112954318 A CN 112954318A CN 202110070942 A CN202110070942 A CN 202110070942A CN 112954318 A CN112954318 A CN 112954318A
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Abstract

本公开提供一种数据编码方法及装置，涉及电子信息技术领域，能够解决在通过参考帧对图像进行编码时，编码效率低的问题。具体技术方案为：在获取原始帧图像时，若该原始帧图像为非首帧图像，则进一步判断该原始帧图像是否与上一帧图像相比发生场景变化，当发生场景变化时，则根据预设算法获取该原始帧图像的目标指纹；在预设参考帧序列的参考指纹中查找到与该目标指纹相匹配的目标参考指纹，获取该目标参谋指纹对应的参考帧图像，根据该参考帧图像对该原始帧图像进行编码处理。本公开用于图像的编码处理。

Description

数据编码方法及装置
技术领域
本公开涉及电子信息技术领域，尤其涉及数据编码方法及装置。
背景技术
在视频编解码传输中，由于带宽限制，现有技术中尽量避免采用单帧高码率的编码方式，在现有的编码方式中，对于缓慢变化256级图像序列，帧间差超过阈值3的像素不到一帧像素的4％；对剧烈变化的256级的图像序列，帧间差超过阈值6的像素平均只占一帧的7.5％。因此帧间预测是一种重要且有效的手段，通过将当前帧与参考帧图像进行残差运算，只对残差图中不为零即变化区域进行编码。现有技术中在编码处理时所采用的参考帧策略有两种，一种是将待编码帧的前一帧作为参考帧；另一种是间隔n帧设定一帧为参考帧。对于寻常场景序列，该参考帧切换策略时比较有效的，能很大程度的减小码流，但对于频繁切换画面场景的序列，无论采用上述两种的任何一种参考帧策略，由于场景经常发生变化，使得待编码帧与参考帧匹配难度增大，进而降低预测编码的有效率，影响编码效率。
发明内容
本公开实施例提供一种数据编码方法及装置，能够解决在根据参考帧对图像进行编码时，编码效率低的问题。该技术方案如下：
根据本公开实施例的第一方面，提供一种数据编码方法，该方法包括：获取原始帧图像；
当该原始帧图像与该原始帧图像的上一帧图像相比发生场景变化时，根据预设算法提取该原始帧图像的特征，生成目标指纹；
当在预设参考帧序列的参考指纹中，查找到与该目标指纹相匹配的目标参考指纹时，则确定该目标参考指纹对应的参考帧图像为目标参考帧，该参考指纹是根据该参考帧序列中的参考帧图像生成的；
根据该目标参考帧，对该原始帧图像进行编码处理。
在一个实施例中，该方法还包括：
获取原始帧图像中非零像素个数及该上一帧图像中非零像素个数；
当该原始帧图像中非零像素个数与该上一帧图像中非零像素个数差值大于预设阈值时，则确定该原始帧图像与该原始帧图像的上一帧图像相比发生场景变化。
在一个实施例中，该方法中生成目标指纹，包括：
根据预设缩小算法，对该原始帧图像进行缩小处理；
对已缩小后的原始帧图像进行灰度转换处理，并计算该灰度转换处理后图像中每一行的差异值；
根据该每一行的差异值，生成该目标指纹。
在一个实施例中，该方法还包括：
获取该目标指纹与该参考帧序列中每个参考指纹的汉明距离；
当目标指纹与参考指纹的汉明距离的差值小于预设值时，则确定该目标指纹与该参考帧图像中的目标参考指纹相匹配。
在一个实施例中，该方法还包括：
当该原始帧图像为目标视频中的首帧图像时，则将该原始帧图像加入预设参考帧序列；
或，
当在预设参考帧序列中，未查找到与该目标指纹相匹配的参考指纹时，则将该原始帧图像加入预设参考帧序列。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种数据编码装置，包括：获取模块、生成模块、查找模块和编码模块；
该获取模块，用于获取原始帧图像；
该生成模块，用于当该原始帧图像与该原始帧图像的上一帧图像相比发生场景变化时，根据预设算法提取该原始帧图像的特征，生成目标指纹；
该查找模块，用于当在预设参考帧序列的参考指纹中，查找到与该目标指纹相匹配的目标参考指纹时，则确定该目标参考指纹对应的参考帧图像为目标参考帧，该参考指纹是根据该参考帧序列中的参考帧图像生成的；
该编码模块，用于根据该目标参考帧，对该原始帧图像进行编码处理在一个实施例中，该装置还包括场景判断模块，
该场景判断模块，用于获取原始帧图像中非零像素个数及该上一帧图像中非零像素个数；
当该原始帧图像中非零像素个数与该上一帧图像中非零像素个数差值大于预设阈值时，则确定该原始帧图像与该原始帧图像的上一帧图像相比发生场景变化。
在一个实施例中，该装置中的生成模块还用于：
根据预设缩小算法，对该原始帧图像进行缩小处理；
对已缩小后的原始帧图像进行灰度转换处理，并计算该灰度转换处理后图像中每一行的差异值；
根据该每一行的差异值，生成该目标指纹。
在一个实施例中，该装置查找模块还用于：
获取该目标指纹与该参考帧序列中每个参考指纹的汉明距离；
当目标指纹与参考指纹的汉明距离的差值小于预设值时，则确定该目标指纹与该参考帧图像中的目标参考指纹相匹配。
在一个实施例中，该装置还包括存储模块，该存储模块用于：
当该原始帧图像为目标视频中的首帧图像时，则将该原始帧图像加入预设参考帧序列；
或，
当在预设参考帧序列中，未查找到与该目标指纹相匹配的参考指纹时，则将该原始帧图像加入预设参考帧序列。
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数据编码方法的流程图；
图1a是本公开实施例提供的一种数据编码方法中生成目标指纹的逻辑示意图1；
图1b是本公开实施例提供的一种数据编码方法中生成目标指纹的逻辑示意图2；
图2是本公开实施例提供的一种数据编码装置的结构图。
图2a是本公开实施例提供的一种数据编码装置的结构图1；
图2b是本公开实施例提供的一种数据编码装置的结构图2。
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。
实施例一
本公开实施例提供一种数据编码方法，如图1所示，该数据编码方法包括以下步骤：
101、获取原始帧图像。
该原始帧图像可以是目标视频中的某一帧图像，具体的可以是目标视频中的首帧图像或者除首帧外的其他帧图像。
当原始帧图像为首帧图像时，会将该原始帧图像加入预设参考帧序列。
102、当该原始帧图像与该原始帧图像的上一帧图像相比发生场景变化时，根据该原始帧图像和预设算法，生成目标指纹。
本公开所提供方法中当该原始帧图像与该原始帧图像的上一帧图像相比未发生场景变化时，则根据上一帧图像对该原始帧图像进行编码处理。
上述提及的目标指纹用于标记该原始帧图像，具体的可以根据hash算法获取，即散列算法(Hash Algorithm)，又称哈希算法，是一种从任意文件中创造小的数字「指纹」的方法。与指纹一样，散列算法就是一种以较短的信息来保证文件唯一性的标志。
通过该目标指纹能够在预设参考帧序列中快速找到相匹配的参考帧。
本公开所提供的方法还包括判断该原始帧图像和上一帧图像之间是否发生了场景变化，具体的判断方法可以包括：
获取原始帧图像中非零像素个数及该上一帧图像中非零像素个数；
当该原始帧图像中非零像素个数与该上一帧图像中非零像素个数差值大于预设阈值时，则确定该原始帧图像与该原始帧图像的上一帧图像相比发生变化。
此处，列举具体的示例进行阐述：
本公开中在判断原始帧图像与原始帧图像的上一帧图像相比是否发生场景切换的标准如下式：
Figure BDA0002905942140000051
Figure BDA0002905942140000052
其中(x,y)表示像素坐标，n表示帧号，n-1表示前一帧，diffValue表示当前帧与前一帧的差值，unEquealZeroValue表示差值图中不为零的像素个数，pixNum表示图像的总像素个数。
式中表明，若前后帧非零像素个数的比例大于等于一预设阈值(如，60％)，则可判断该前后帧发生了场景切换。
本公开所提供的方法还包括，根据原始帧图像的特征生成目标指纹：
根据预设缩小算法，对该原始帧图像进行缩小处理；
对已缩小后的原始帧图像进行灰度转换处理，并计算该灰度转换处理后图像中每一行的差异值；
根据该每一行的差异值，生成该目标指纹。
此处列举具体示例进行阐释Hash指纹生成具体操作为：
步骤一、根据预设比例缩小处理原始帧图像，如，将原始帧图像缩小为一个9*8尺寸大小；
步骤二：计算缩小后的原始帧图像中的每一行的差异值。
由于Hash算法工作在相邻像素之间，从而能够每行9个像素之间产生了8个不同的差异，原始帧图像一共8行，则产生了64个差异值；
步骤三，如图1a所示，计算每一行的差异值，由于Hash算法工作在相邻像素之间，这样每行9个像素之间产生了8个不同的差异，一共8行，则产生了64个差异值。
步骤四、如图1b所示，通过比较每一行的相邻值的大小，若左边的灰度值比右边大，则记录为1，否则为0。生成64位Hash指纹。
103、当在预设参考帧序列的参考指纹中，查找到与该目标指纹相匹配的目标参考指纹时，则确定该目标参考指纹对应的参考帧图像为目标参考帧。
该参考指纹是根据该参考帧序列中的参考帧图像生成的。
本公开所提供的预设参考帧序列，可以包括：
当该原始帧图像为目标视频中的首帧图像时，则将该原始帧图像加入预设参考帧序列；
或，
当在预设参考帧序列中，未查找到与该目标指纹相匹配的参考指纹时，则将该原始帧图像加入预设参考帧序列。
进一步的，在具体的实践中，需要综合考虑存储空间以及匹配效率，可以根据编码端的存储量设定预设参考帧序列中的图像数量，如可以设置预设参考帧序列中最多存储14帧图像数据，并执行循环更新策略，即存储满14帧图像后，若后面还需更新，则顶替最前面的第一帧参考帧数据。
本公开所提供的参考帧序列在编码发送端以及解码接收端各一份，解码时根据发送的参考帧序列号定位参考帧图像。本公开所提供的参考帧序列根据实时多个帧图像之间的对比判断产生，能够提高参考帧与待编码图像之间的对比相似度，从而提高编码效率。
本公开所提供方法中的判断目标指纹是否与预设参考帧序列的参考指纹相匹配的过程，可以包括：
获取该目标指纹与该参考帧序列中每个参考指纹的汉明距离；
当目标指纹与参考指纹的汉明距离的差值小于预设值时，则确定该目标指纹与该参考帧图像中的目标参考指纹相匹配。
具体的，在参考帧序列当中进行目标指纹的匹配，可以通过计算当前帧的Hash指纹与参考帧序列各帧Hash指纹的汉明距离(Hamming-Distance:从一个指纹到另一个指纹需要变几次)，距离越大说明图像越不一致，反之，距离越小说明图像越相似。
寻找在参考帧序列中匹配的各HammDis中的最小值，即相对最相似的参考帧，判断该值是否小于等于4。
若是，则说明该图与当前帧相似，将该帧设为参考帧进行编码。
若否，则说明在参考帧序列中未找到与当前帧相似的图像，可将当前帧的图像数据以及其Hash指纹存入参考帧序列内存中，用作下一次匹配的匹配项。同时将当前帧的前一帧设定为参考帧进行编码。
104、根据该目标参考帧，对该原始帧图像进行编码处理。
本公开所提供的方法在根据目标参考帧对原始帧图像进行编码处理时，可以先对比目标参考帧与原始帧图像之间的差异宏块，再对该差异宏块进行编码处理，最终实现对原始帧图像的编码处理。
本公开所提供的方法，当在预设参考帧序列中，未查找到与该目标指纹相匹配的参考指纹时，则确定该原始帧图像对应的上一帧图像为目标参考帧。
本公开实施例提供的数据编码方法，在获取原始帧图像时，先判断该原始帧图像是否为首帧图像，若是首帧图像则直接编码处理，若该原始帧图像为非首帧图像，则进一步判断该原始帧图像是否与上一帧图像相比发生场景变化，当发生场景变化时，则根据预设算法获取该原始帧图像的目标指纹；在预设参考帧序列的参考指纹中查找到与该目标指纹相匹配的目标参考指纹，获取该目标参谋指纹对应的参考帧图像，根据该参考帧图像对该原始帧图像进行编码处理。
本公开所提出了一种多帧参考的帧间编码预测算法，该算法不再同原始的单帧参考，通过将编码传输序列当中发生场景切换的关键图像帧存储在内存中，从而形成参考帧序列，再通过Hash算法对每一帧参考帧生成Hash指纹。当待编码帧发生场景切换时，通过匹配参考帧的Hash指纹找到与当前帧最相似的一个参考帧，进而根据该参考帧对图像进行帧间预测编码，提高了参考帧的预测效果，达到帧间预测最优化降低编码码流的效果，提高了编码的效率。
实施例二
基于上述图1对应的实施例中所描述的数据编码方法，下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。
本公开实施例提供一种数据编码装置，如图2所示，该数据编码装置20包括：获取模块201、生成模块202、查找模块203和编码模块204；
该获取模块201，用于获取原始帧图像；
该生成模块202，用于当该原始帧图像与该原始帧图像的上一帧图像相比发生场景变化时，根据预设算法提取该原始帧图像的特征，生成目标指纹。
在可选实施例中，该编码装置20中的生成模块，包括：
根据预设缩小算法，对该原始帧图像进行缩小处理；
对已缩小后的原始帧图像进行灰度转换处理，并计算该灰度转换处理后图像中每一行的差异值；
根据该每一行的差异值，生成该目标指纹。
该查找模块203，用于当在预设参考帧序列的参考指纹中，查找到与该目标指纹相匹配的目标参考指纹时，则确定该目标参考指纹对应的参考帧图像为目标参考帧，该参考指纹是根据该参考帧序列中的参考帧图像生成的；
在可选实施例中，该编码装置20中的查找模块203，用于
获取该目标指纹与该参考帧序列中每个参考指纹的汉明距离；
当目标指纹与参考指纹的汉明距离的差值小于预设值时，则确定该参考指纹为目标参考指纹。
该编码模块204，用于根据该目标参考帧，对该原始帧图像进行编码处理。
当原始帧图像为首帧图像时，该编码模块204则直接对该原始帧图像进行编码。
如图2a所示，在可选实施例中，该编码装置20还包括场景判断模块205，
该场景判断模块205，用于获取原始帧图像中非零像素个数及该上一帧图像中非零像素个数；
当该原始帧图像中非零像素个数与该上一帧图像中非零像素个数差值大于预设阈值时，则确定该原始帧图像与该原始帧图像的上一帧图像相比发生场景变化。
如图2b所示，在可选实施例中，该编码装置20还包括存储模块206，
该存储模块206，用于当该原始帧图像为目标视频中的首帧图像时，则将该原始帧图像加入预设参考帧序列；
或，
当在预设参考帧序列中，未查找到与该目标指纹相匹配的参考指纹时，则将该原始帧图像加入预设参考帧序列。
本公开实施例提供的数据编码装置，在获取原始帧图像时，先判断该原始帧图像是否为首帧图像，若是首帧图像则直接编码处理，若该原始帧图像为非首帧图像，则进一步判断该原始帧图像是否与上一帧图像相比发生场景变化，当发生场景变化时，则根据预设算法获取该原始帧图像的目标指纹；在预设参考帧序列的参考指纹中查找到与该目标指纹相匹配的目标参考指纹，获取该目标参谋指纹对应的参考帧图像，根据该参考帧图像对该原始帧图像进行编码处理。
基于上述图1对应的实施例中所描述的数据编码方法，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：ReadOnly 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对应的实施例中所描述的数据编码方法，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)

1.一种数据编码方法，其特征在于，所述方法包括：
获取原始帧图像；
当所述原始帧图像与所述原始帧图像的上一帧图像相比发生场景变化时，根据预设算法提取所述原始帧图像的特征，生成目标指纹；
当在预设参考帧序列的参考指纹中，查找到与所述目标指纹相匹配的目标参考指纹时，则确定所述目标参考指纹对应的参考帧图像为目标参考帧，所述参考指纹是根据所述参考帧序列中的参考帧图像生成的；
根据所述目标参考帧，对所述原始帧图像进行编码处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取原始帧图像中非零像素个数及所述上一帧图像中非零像素个数；
当所述原始帧图像中非零像素个数与所述上一帧图像中非零像素个数差值大于预设阈值时，则确定所述原始帧图像与所述原始帧图像的上一帧图像相比发生场景变化。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中生成目标指纹，包括：
根据预设缩小算法，对所述原始帧图像进行缩小处理；
对已缩小后的原始帧图像进行灰度转换处理，并计算所述灰度转换处理后图像中每一行的差异值；
根据所述每一行的差异值，生成所述目标指纹。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述目标指纹与所述参考帧序列中每个参考指纹之间的汉明距离；
当目标指纹与参考指纹之间的汉明距离的差值小于预设值时，则确定所述参考指纹为目标参考指纹。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述原始帧图像为目标视频中的首帧图像时，则将所述原始帧图像加入预设参考帧序列；
或，
当在预设参考帧序列中，未查找到与所述目标指纹相匹配的参考指纹时，则将所述原始帧图像加入预设参考帧序列。
6.一种数据编码装置，其特征在于，包括：获取模块、生成模块、查找模块和编码模块；
所述获取模块，用于获取原始帧图像；
所述生成模块，用于当所述原始帧图像与所述原始帧图像的上一帧图像相比发生场景变化时，根据预设算法提取所述原始帧图像的特征，生成目标指纹；
所述查找模块，用于当在预设参考帧序列的参考指纹中，查找到与所述目标指纹相匹配的目标参考指纹时，则确定所述目标参考指纹对应的参考帧图像为目标参考帧，所述参考指纹是根据所述参考帧序列中的参考帧图像生成的；
所述编码模块，用于根据所述目标参考帧，对所述原始帧图像进行编码处理。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括场景判断模块，
所述场景判断模块，用于获取原始帧图像中非零像素个数及所述上一帧图像中非零像素个数；
当所述原始帧图像中非零像素个数与所述上一帧图像中非零像素个数差值大于预设阈值时，则确定所述原始帧图像与所述原始帧图像的上一帧图像相比发生场景变化。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述生成模块用于：
根据预设缩小算法，对所述原始帧图像进行缩小处理；
对已缩小后的原始帧图像进行灰度转换处理，并计算所述灰度转换处理后图像中每一行的差异值；
根据所述每一行的差异值，生成所述目标指纹。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述查找模块，用于
获取所述目标指纹与所述参考帧序列中每个参考指纹之间的汉明距离；
当目标指纹与参考指纹之间的汉明距离的差值小于预设值时，则确定所述参考指纹为目标参考指纹。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括存储模块，该存储模块用于
当所述原始帧图像为目标视频中的首帧图像时，则将所述原始帧图像加入预设参考帧序列；
或，
当在预设参考帧序列中，未查找到与所述目标指纹相匹配的参考指纹时，则将所述原始帧图像加入预设参考帧序列。
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