CN113301341A - 基于知识图像的视频编码方法、装置及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于知识图像的视频编码方法、装置及可读存储介质，所述方法包括：把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组；为每个所述图像组寻找一个知识图像，各个所述图像组与各个所述知识图像一一对应，所有知识图像构成一个知识图像序列；对所述知识图像序列进行编码，编码时使所述知识图像序列中的各个知识图像的广义参考图像的数量不大于预设值，所述广义参考图像为所述知识图像序列的知识图像；参考所述知识图像序列中的知识图像对所述知识图像对应的图像组进行编码。本发明提供的基于知识图像的视频编码方法突破了所有知识图像必须采用帧内预测编码的限制，允许知识图像采用任何一种预测编码模式，同时又能照顾到随机访问的需求。

Description

基于知识图像的视频编码方法、装置及可读存储介质
技术领域
本发明涉及图像技术领域，尤其涉及一种基于知识图像的视频编码方法、装置及可读存储介质。
背景技术
现有视频压缩编码技术中，为了满足视频随机访问的要求，每隔一段时间需要有一个I帧(帧内预测编码帧)。由于I帧间隔时间较短，I帧之间仍然有较大的相关性。为了进一步消除I帧之间的相关性，H.264采用了长期参考帧，AVS2采用了背景帧，但是这些技术的效果都相当于增加了I帧间隔，减少了I帧频率，为了照顾随机访问的需求，I帧间隔还是比较有限的。AVS3进一步提出了“知识图像”的概念，但规定所有知识图像都必须采用帧内预测编码，仍然没有突破预测编码方式的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于知识图像的视频编码方法、装置及可读存储介质，突破了所有知识图像必须采用帧内预测编码的限制，允许知识图像采用任何一种预测编码模式，同时又能照顾到随机访问的需求。
为了达到上述目的，作为本发明的第一个方面，提供了一种基于知识图像的视频编码方法，包括：
把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组；
为每个所述图像组寻找一个知识图像，各个所述图像组与各个所述知识图像一一对应，所有知识图像构成一个知识图像序列；
对所述知识图像序列进行编码，编码时使所述知识图像序列中的各个知识图像的广义参考图像的数量不大于预设值，所述广义参考图像为所述知识图像序列的知识图像；
参考所述知识图像序列中的知识图像对所述知识图像对应的图像组进行编码。
可选的，把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组时，使同一个所述图像组中的图像保持一定的相关性。
可选的，所述知识图像为对应的图像组中的某个图像。
可选的，所述知识图像为对应的图像组合成的图像。
可选的，对所述知识图像序列进行编码的方法包括有损编码、无损编码、帧内预测编码、帧间预测编码、变换编码及统计编码。
可选的，当所述预设值为0时，采用帧内预测编码对所述知识图像序列进行编码。
可选的，当所述预设值为1时，所述广义参考图像为直接参考图像。
可选的，当所述预设值为大于或等于2时，所述广义参考图像包括两个直接参考图像或一个直接参考图像和一个间接参考图像。
为了达到上述目的，作为本发明的第二个方面，提供了一种基于知识图像的视频编码装置，包括：
分组模块，用于把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组；
查找模块，用于为每个所述图像组寻找一个知识图像，各个所述图像组与各个所述知识图像一一对应，所有知识图像构成一个知识图像序列；
第一编码模块，用于对所述知识图像序列进行编码，编码时使所述知识图像序列中的各个知识图像的广义参考图像的数量不大于预设值，所述广义参考图像为所述知识图像序列的知识图像；
第二编码模块，用于参考所述知识图像序列中的知识图像对所述知识图像对应的图像组进行编码。
为了达到上述目的，作为本发明的第三个方面，提供了一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现所述的基于知识图像的视频编码方法。
在本发明提供的基于知识图像的视频编码方法、装置及可读存储介质中，所述方法包括：把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组；为每个所述图像组寻找一个知识图像，各个所述图像组与各个所述知识图像一一对应，所有知识图像构成一个知识图像序列；对所述知识图像序列进行编码，编码时使所述知识图像序列中的各个知识图像的广义参考图像的数量不大于预设值，所述广义参考图像为所述知识图像序列的知识图像；参考所述知识图像序列中的知识图像对所述知识图像对应的图像组进行编码。本发明提供的基于知识图像的视频编码方法突破了所有知识图像都必须采用帧内预测编码的限制，允许知识图像采用I/P/B任何一种预测编码模式，同时又能照顾到随机访问的需求。
附图说明
本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1为本实施例提供的基于知识图像的视频编码方法的步骤图；
图2为本实施例提供的基于知识图像的视频编码装置的示意图；
附图中：
100-分组模块；200-查找模块；300-第一编码模块；400-第二编码模块。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有视频压缩编码技术中，为了满足视频随机访问的要求，每隔一段时间需要有一个I帧(帧内预测编码帧)。由于I帧间隔时间较短，I帧之间仍然有较大的相关性。为了进一步消除I帧之间的相关性，H.264采用了长期参考帧，AVS2采用了背景帧，但是这些技术的效果都相当于增加了I帧间隔，减少了I帧频率，为了照顾随机访问的需求，I帧间隔还是比较有限的。AVS3进一步提出了“知识图像”的概念，但规定所有知识图像都必须采用帧内预测编码，仍然没有突破预测编码方式的限制。
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图像的视频编码。
在此基础上，本发明提出了一种基于知识图像的视频编码方法、装置及可读存储介质，突破了所有知识图像都必须采用帧内预测编码的限制，允许知识图像采用I/P/B任何一种预测编码模式，同时又能照顾到随机访问需求的高效视频编码方法。
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征。
本发明的核心思想在于提供一种基于知识图像的视频编码方法、装置及可读存储介质，以突破所有知识图像都必须采用帧内预测编码的限制。
以下参考附图进行描述。
请参照图1，图1为本实施例提供的基于知识图像的视频编码方法的步骤图。本实施例提供了一种基于知识图像的视频编码方法，包括以下步骤：
S1、把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组；
S2、为每个所述图像组寻找一个知识图像，各个所述图像组与各个所述知识图像一一对应，所有知识图像构成一个知识图像序列；
S3、对所述知识图像序列进行编码，编码时使所述知识图像序列中的各个知识图像的广义参考图像的数量不大于预设值，所述广义参考图像为所述知识图像序列的知识图像；
S4；参考所述知识图像序列中的知识图像对所述知识图像对应的图像组进行编码。
首先，执行步骤S1，把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组(GOP)；例如，把视频序列{pi|i＝0,1,2,...,N}包含的图像分成若干图像组，第k个GOP＝{pi_k,pi+1_k,...,pN_k}，其中i_k表示第k个GOP的第一帧图像的序号，N_k表示第k个GOP包含的图像数。
进一步的，把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组时，使同一个所述图像组中的图像保持一定的相关性，也就是说，将相关性较高的图像划分至同一个像素组中，以便于后续对知识图像序列进行编码，提高压缩效率。
然后执行步骤S2，为每个所述图像组寻找一个知识图像，各个所述图像组与各个所述知识图像一一对应，所有知识图像构成一个知识图像序列。例如，为每个GOP中的图像寻找一个知识图像(公共参考图像)，第k个GOP的知识图像记为zk，由zk构成知识图像序列{zk|k＝0,1,2,...,N}。
进一步的，所述知识图像为对应的图像组中的某个图像。或者，所述知识图像为对应的图像组合成的图像。
接着执行步骤S3，对所述知识图像序列进行编码，编码时使所述知识图像序列中的各个知识图像的广义参考图像的数量不大于预设值，所述广义参考图像为所述知识图像序列的知识图像。通过对所述知识图像序列进行编码，以改善知识图像的压缩效率。
进一步的，对所述知识图像序列进行编码的方法包括有损编码、无损编码、帧内预测编码、帧间预测编码、变换编码及统计编码。
更进一步的，当所述预设值为0时，说明所述知识图像没有广义参考图像，故只能采用帧内预测编码对所述知识图像序列进行编码。
当所述预设值为1时，说明所述广义参考图像可以有一个广义参考图像，且该广义参考图像为直接参考图像。
当所述预设值为大于或等于2时，所述广义参考图像可以有两个直接参考图像或一个直接参考图像和一个间接参考图像。
以下通过一个具体实施例来说明直接参考图像和间接参考图像的区别。
例如所述知识图像序列为{1、2、3、4、5}，表示包括序号分别为1、2、3、4、5这五个知识图像，当五个所述知识图像之间不存在广义参考图像时，则所述知识图像序列为{1、2、3、4、5}只能采用帧内预测编码进行编码；当2、3、4、5只能通过1进行预测时，则1为直接参考图像；当3可直接通过1进行帧内预测，5可以通过3进行帧内预测，也可以通过1进行帧间预测，则1为3的直接参考图像，3为5的直接参考图像，1同时又是5的间接参考图像。
应当注意的是，对所述知识图像序列进行编码时，应保证编码再解码后图像的质量较高。
最后执行步骤S4,参考所述知识图像序列中的知识图像对所述知识图像对应的图像组进行编码，也就是说，每个图像组均对应一个知识图像，例如，第k个GOP对应知识图像zk，第k个GOP中每个图像都可以参考知识图像zk，相当于在现有编码方法的基础上为每一个图像增加了一个参考图像zk。
基于此，请参照图2，图2为本实施例提供的基于知识图像的视频编码装置的示意图。本发明还提供了一种基于知识图像的视频编码装置，包括：
分组模块100，用于把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组；
查找模块200，用于为每个所述图像组寻找一个知识图像，各个所述图像组与各个所述知识图像一一对应，所有知识图像构成一个知识图像序列；
第一编码模块300，用于对所述知识图像序列进行编码，编码时使所述知识图像序列中的各个知识图像的广义参考图像的数量不大于预设值，所述广义参考图像为所述知识图像序列的知识图像；
第二编码模块400，用于参考所述知识图像序列中的知识图像对所述知识图像对应的图像组进行编码。
进一步的，通过所述分组模块100把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组时，使同一个所述图像组中的图像保持一定的相关性。
进一步的，所述查找模块200为每个所述图像组寻找知识图像时，所述知识图像可以为对应的图像组中的某个图像，也可以为对应的图像组合成的图像。
进一步的，所述第一编码模块300对所述知识图像序列进行编码的方法包括有损编码、无损编码、帧内预测编码、帧间预测编码、变换编码及统计编码。
进一步的，当所述预设值为0时，所述第一编码模块300采用帧内预测编码对所述知识图像序列进行编码，当所述预设值为1时，所述广义参考图像为直接参考图像，当所述预设值为大于或等于2时，所述广义参考图像包括两个直接参考图像或一个直接参考图像和一个间接参考图像。
本发明还提供了一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现根据所述的基于知识图像的视频编码方法。
综上，本发明提供了一种基于知识图像的视频编码方法、装置及可读存储介质，所述方法包括：把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组；为每个所述图像组寻找一个知识图像，各个所述图像组与各个所述知识图像一一对应，所有知识图像构成一个知识图像序列；对所述知识图像序列进行编码，编码时使所述知识图像序列中的各个知识图像的广义参考图像的数量不大于预设值，所述广义参考图像为所述知识图像序列的知识图像；参考所述知识图像序列中的知识图像对所述知识图像对应的图像组进行编码。本发明提供的基于知识图像的视频编码方法突破了所有知识图像都必须采用帧内预测编码的限制，允许知识图像采用I/P/B任何一种预测编码模式，同时又能照顾到随机访问的需求。
此外还应该认识到，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于知识图像的视频编码方法，其特征在于，包括：
把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组；
为每个所述图像组寻找一个知识图像，各个所述图像组与各个所述知识图像一一对应，所有知识图像构成一个知识图像序列；
对所述知识图像序列进行编码，编码时使所述知识图像序列中的各个知识图像的广义参考图像的数量不大于预设值，所述广义参考图像为所述知识图像序列的知识图像；
参考所述知识图像序列中的知识图像对所述知识图像对应的图像组进行编码。
2.如权利要求1所述的基于知识图像的视频编码方法，其特征在于，把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组时，使同一个所述图像组中的图像保持一定的相关性。
3.如权利要求1所述的基于知识图像的视频编码方法，其特征在于，所述知识图像为对应的图像组中的某个图像。
4.如权利要求1所述的基于知识图像的视频编码方法，其特征在于，所述知识图像为对应的图像组合成的图像。
5.如权利要求1所述的基于知识图像的视频编码方法，其特征在于，对所述知识图像序列进行编码的方法包括有损编码、无损编码、帧内预测编码、帧间预测编码、变换编码及统计编码。
6.如权利要求1所述的基于知识图像的视频编码方法，其特征在于，当所述预设值为0时，采用帧内预测编码对所述知识图像序列进行编码。
7.如权利要求1所述的基于知识图像的视频编码方法，其特征在于，当所述预设值为1时，所述广义参考图像为直接参考图像。
8.如权利要求1所述的基于知识图像的视频编码方法，其特征在于，当所述预设值为大于或等于2时，所述广义参考图像包括两个直接参考图像或一个直接参考图像和一个间接参考图像。
9.一种基于知识图像的视频编码装置，其特征在于，包括：
分组模块，用于把视频序列包含的所有图像分成若干个图像组；
查找模块，用于为每个所述图像组寻找一个知识图像，各个所述图像组与各个所述知识图像一一对应，所有知识图像构成一个知识图像序列；
第一编码模块，用于对所述知识图像序列进行编码，编码时使所述知识图像序列中的各个知识图像的广义参考图像的数量不大于预设值，所述广义参考图像为所述知识图像序列的知识图像；
第二编码模块，用于参考所述知识图像序列中的知识图像对所述知识图像对应的图像组进行编码。
10.一种可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时实现根据权利要求1～8中任一项所述的基于知识图像的视频编码方法。
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