CN115225900A - 图像编码、解码方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

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CN115225900A CN202110420800.9A CN202110420800A CN115225900A CN 115225900 A CN115225900 A CN 115225900A CN 202110420800 A CN202110420800 A CN 202110420800A CN 115225900 A CN115225900 A CN 115225900A
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Abstract

本申请实施例提供了一种图像编码、解码方法、装置、电子设备和存储介质，其中，图像编码方法包括：获取视频图像，并确定所述视频图像的图像特性；根据所述图像特性分别确定环路内标识信息和环路外标识信息；按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述视频图像；对处理后的所述视频图像进行编码以生成码流，并将所述环路内标识信息和所述环路外标识信息写入所述码流。本申请实施例在图像传输过程中根据图像特性实现在编解码环路外和编解码环路内共同实现视频图像的处理，从而有效提高视频的编解码效率，在同等码率下提升解码图像质量。

Description

图像编码、解码方法、装置、电子设备和存储介质
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像编码、解码方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
随着信息技术的发展，全球的互联网流量骤增，其中，视频形式的流量约占总流量的80％。视频以多种多样的形式存在于生活的方方面面，包括常见的广播电视、互联网媒体、视频通话、视频会议、视频监控等。而网络带宽、显示和存储等技术的发展又进一步推动了视频向高质量显示的方向发展，高动态范围(High Dynamic Range,HDR)视频应运而生。HDR视频具有更大的曝光动态范围，相比传统视频，HDR视频可以更加准确地展现真实世界，给用户带来更好的体验。国际标准化组织(International Organization forStandardization,ISO)/国际电工委员会(International ElectrotechnicalCommission,IEC)下属的联合专家组(Joint Video Expert Teams,JVET)致力于制定国际视频编解码标准，并采纳了混合对数型伽玛(Hybrid Log Gamma，HLG)和感知量化器(Perceptual Quantizer，PQ)技术所转化的视频作为HDR视频的通用测试序列。然而，HDR视频具有更大的亮度范围导致占用的存储空间也更大，因此，需要采用更高效的视频编解码技术处理HDR视频。
亮度和色度的映射变换可作用于视频编解码环路内和环路外，这里的编解码环路包括编码环路和解码环路，环路中处理过程为传统的编解码工具所作用的过程，其中，编解码工具可以包括分块、帧内预测、帧间预测、变换与量化、环路滤波等。编解码环路内可简称为环路内，编解码环路外可简称为环路外。目前JVET发布的新一代视频编码解码国际标准中采纳了环路内的亮度映射和色度缩放(Luma mapping with chroma scaling,LMCS)技术，LMCS技术对视频图像的亮度分量进行映射，色度分量依赖亮度分量映射进行缩放，实现节省码流和提高编码效率的目的。但是环路内的LMCS技术存在适应性差、编码效率不高的问题。在过去的视频编码国际标准制定过程中，也曾提出过环路外的亮度和色度映射变换技术(称为整形器)，旨在应用于视频编码之前，先对输入的视频进行预处理，对亮度和色度进行映射变换，并可在解码后对输出视频进行后处理，恢复原始视频。由于环路外的整形器未能与视频编解码过程中的分块、帧内预测、帧间预测、变换和量化、环路滤波等技术相协调，因此，编码性能无法保证。目前亟需一种环路外和环路内的亮度和色度映射变换复合使用的编解码方法，从而有效地提升编码效率。
发明内容
本申请实施例的主要目的是在于提出一种图像编码、解码方法、装置、电子设备和存储介质，旨在实现支持环路外和环路内的亮度和色度映射变换复合使用的编解码方法，从而有效提高视频的编解码效率，在同等码率下提升解码图像质量。
本申请实施例提供了一种图像编码方法，该方法包括以下步骤：
获取视频图像，并确定所述视频图像的图像特性；根据所述图像特性分别确定环路内标识信息和环路外标识信息；按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述视频图像；对处理后的所述视频图像进行编码以生成码流，并将所述环路内标识信息和所述环路外标识信息写入所述码流。
本申请实施例还提供了一种图像解码方法，该方法包括以下步骤：
获取码流，并解析得到所述码流中的环路内标识信息和环路外标识信息；按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述码流；对处理后的所述码流进行解码以生成视频图像。
本申请实施例还提供了一种图像编码装置，该装置包括：
图像获取模块，用于获取视频图像，并确定所述视频图像的图像特性；
标识确定模块，用于根据所述图像特性分别确定环路内标识信息和环路外标识信息；
图像处理模块，用于按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述视频图像；
编码处理模块，用于对处理后的所述视频图像进行编码以生成码流，并将所述环路内标识信息和所述环路外标识信息写入所述码流。
本申请实施例还提供了一种图像解码装置，该装置包括：
码流解析模块，用于获取码流，并解析得到所述码流中的环路内标识信息和环路外标识信息；
码流处理模块，用于按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述码流；
图像解码模块，用于对处理后的所述码流进行解码以生成视频图像。
本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：
一个或者多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如本申请实施例中任一所述的图像编码方法和/或图像解码方法。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本申请实施例中任一所述的图像编码方法和/或图像解码方法。
本申请实施例，通过编码端确定获取到的视频图像的图像特性，使用图像特性确定环路内标识信息和环路外标识信息，按照环路内标识信息和环路外标识信息对视频图像进行处理，并将处理后的视频图像编码为码流，以及，将环路内标识信息和环路外标识信息写入上述码流，本申请实施例支持环路外和环路内的亮度和色度映射变换复合使用，从而有效提高视频的编解码效率，在同等码率下提升解码图像质量。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种环路内编解码过程的示意图；
图2是本申请实施例提供的一种环路外编解码过程的示意图；
图3是本申请实施例提供的一种图像编码方法的流程图；
图4是本申请实施例提供的另一种图像编码方法的流程图；
图5是本申请实施例提供的另一种图像编码方法的流程图；
图6是本申请实施例提供的另一种图像编码方法的流程图；
图7是本申请实施例提供的另一种图像编码方法的流程图；
图8是本申请实施例提供的一种图像编码方法的示例图；
图9是本申请实施例提供的另一种图像编码方法的示例图；
图10是本申请实施例提供的一种图像解码方法的流程图；
图11是本申请实施例提供的一种图像解码方法的示例图；
图12是本申请实施例提供的一种图像编码装置的结构示意图；
图13是本申请实施例提供的一种图像解码装置的结构示意图；
图14是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
图15是本申请实施例提供的一种编码器的结构示意图；
图16是本申请实施例提供的一种编码器的结构示意图；
图17是本申请实施例提供的一种解码器的结构示意图；
图18是本申请实施例提供的一种解码器的结构示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特有的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，本发明的说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后顺序。
图1是本申请实施例提供的一种环路内编解码过程的示意图，图1中示出了环路内亮度映射和色度缩放的示意，亮度映射和色度缩放是在环路滤波之前新增的处理模块，包括两个主要部分：一是采用自适应分段线性模型实现亮度分量的环路映射；二是针对色度分量采用依赖亮度的色度残差缩放进行处理。如图1所示，包括在映射域的处理过程，该处理过程包括反量化、反变换、亮度帧内预测和亮度预测与残差的求和；包括在原始域(即未映射域)的处理过程，该处理过程包括环路滤波、运动补偿预测、色度帧内预测、色度预测和残差求和、解码图像存储为参考图像；以及环路内亮度映射和色度缩放作用块，包含前向和反向的亮度信号映射、依赖亮度的色度缩放过程。
前向映射方程是带有16等分的分段线性模型，在码流中进行规定。反向映射方程不需要进行规定，而是由前向映射方程推导得到的。分段线性模型将输入视频的亮度动态范围划分为16等分，对于每个部分，其线性映射参数可以采用码字的数量来分配。以10bit输入为例，16等分中每个部分都默认有64个码字(16*64＝1024＝2^10)，该部分的规定的码字数量用于计算缩放因子，从而来调整映射函数。在分片层，LMCS启用时，分片头中的aps_id用于规定自适应参数集(Adaptation Parameter Set，APS)所包含的亮度映射参数。
对于第i个部分(i∈[0,15])，分段线性模型FwdMap定义了输入的关键点InputPivot[i]和输出(映射域)的关键点MappedPivot[i]。InputPivot[i]和MappedPivot[i]可以由以下计算(针对10bit的视频)：
(1)OrgCW＝64
(2)InputPivot[i]＝i*OrgCW
(3)MappedPivot[0]＝0，MappedPivot[i+1]＝MappedPivot[i]+SignalledCW[i]
其中，SignalledCW[i]是第i个部分的码字数量。从图1中LMCS的逻辑框架可以看出，对于帧间编码块，在原始域采用运动补偿预测，即在通过参考解码图像缓冲(DecodedPicture Buffer，DPB)获得运动补偿块Ypred之后，采用FwdMap函数在原始域中映射亮度预测块，则有Y′pred＝FwdMap(Ypred)。对于帧内预测块，FwdMap函数不会应用，这是因为映射域采用了帧内预测。在重建块Yr计算得到之后，采用InvMap函数在映射域中转换重建亮度值到原始域
Figure BDA0003027765400000041
反变换函数对于帧内和帧间编码的亮度块都会应用。
亮度映射过程(前向或反向映射)可以采用查表(Look Up Table，LUT)或动态计算(On-The-Fly Computation)得到。如果采用查表，则在tile组层预先计算和存储FwdMapLUT和InvMapLUT，之后采用下式计算前向和反向映射。
FwdMap(Ypred)＝FwdMapLUT[Ypred]
InvMap(Yr)＝InvMapLUT[Yr]
如果采用动态计算，以前向FwdMap函数为例，为了计算亮度样本所属的部分，样像素值右移6个bit(对应16等分，2^6＝64),然后的得到该部分的线性模型参数的恢复值，并采用动态计算得到映射亮度值，前向函数的计算过程如下：
FwdMap(Ypred)＝((b2-b1)/(a2-a1))*(Ypred-a1)+b1
其中，a1＝InputPivot[i],a2＝InputPivot[i+1]，b1＝MappedPivot[i]，b2＝MappedPivot[i+1]。
类似地，可以完成反向函数InvMap的计算。通常，在映射域的各个部分的规格是不同的，因此最直接的反向映射过程需要比对来确定当前像素值的归属。但会增加解码器的复杂度。因此，VVC采用了一个针对输出关键值MappedPivot[i]的码流限制。假设映射域的范围(对于10bit视频，范围是[0,1023])可以划分为32等分，如果MappedPivot[i]不是32的倍数，那么MappedPivot[i+1]和MappedPivot[i]也不属于经过32等分的同一部分中(也就是说MappedPivot[i+1]-MappedPivot[i]必须大于或等于32)。例如，MappedPivot[i+1]>>(BitDepthY-5)和MappedPivot[i]>>(BitDepthY-5)的结果不相等。由于这样的码流限制，InvMap函数可以用右移5个bit来实现(对于32等分)，从而确定像素值的归属部分。
色度残差缩放是用于补充亮度信号和其对应的色度信号之间的交互。色度残差缩放是否启用是在分片层规定的。当亮度映射启用时，额外的控制标识信息规定了亮度依赖的色度残差缩放是否启用。当亮度映射没有启用，则依赖亮度的色度残差缩放也不启用。需要注意的是，依赖亮度的色度残差缩放在较小的编码色度块总是不启用。
色度残差缩放依赖于当前虚拟流水数据单元(Virtual Pipeline Data Units，VPDU)上边和/或左边的重建临近亮度像素的平均值。VPDU定义为图像中的非重叠单元。硬件解码过程中，连续的VPDU由多个流水线并行处理，VPDU大小与大多数流水线中的缓冲区大小大致成比例，因此其尺寸不能太大，一般设置为变换块TB的大小。如果当前编码单元是帧间的128×128、帧间的128×64和64×128，则作用于与第一个VPDU相关联的编码单元上的色度残差缩放因子可以用作该编码单元中的所有色度变换块。定义avgYr为重建近邻亮度像素的平均值，CScaleInv的值是通过以下步骤进行计算的：
(1)基于InvMap函数找到avgYr所属的分段线性模型的索引YIdx；
(2)CScaleInv＝cScaleInv[YIdx]，当cScaleInv[i]是一个基于SignalledCW[i]的值和APS上补偿值来预先确定16分段的LUT。
与亮度映射是在样本上操作不同，CScaleInv是一个面向于整个色度块的定值，根据CScaleInv，色度残差缩放可以应用如下：
编码器端：CResScale＝CRes*CScale＝CRes/CScaleInv
解码器端：CRes＝CResScale/CScale＝CResScale*CScaleInv
图2是本申请实施例提供的一种环路外编解码过程的示意图，参见图2，可以获取输入的HDR视频，对HDR视频进行分析和处理以生成元数据，可以将元数据发送到解码端用以对HDR视频重建，可以将HDR视频进行编码和解码，可以将解码后的视频作为标准动态范围(Standard Dynamic Range，SDR)视频输出。
图3是本申请实施例提供的一种图像编码方法的流程图，本实施例可适用于对图像进行编码的情况，该方法可以由本申请实施例中的图像编码装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，并一般可以集成在图像编码装置中，本申请实施例的方法具体包括如下步骤：
步骤110、获取视频图像，并确定视频图像的图像特性。
其中，视频图像可以是视频流或者媒体文件中的一帧或者多帧图像，图像特性可以是视频图像特征的信息，图像特性可以用于确定对视频图像进行亮度和色度映射变换处理的信息。
在本申请实施例中，可以获取视频序列中的一帧或者多帧图像，可以识别出各帧视频图像的图像特性，例如，可以将各帧视频图像输入到预先训练的神经网络模型中，可以通过神经网络模型确定出各帧视频图像对应的图像特性。
步骤120、根据图像特性分别确定环路内标识信息和环路外标识信息。
其中，环路内标识信息可以是控制视频图像在编解码环路内进行亮度和色度映射变换处理的信息，环路外标识信息可以是控制视频图像在编解码环路外进行亮度和色度映射变换处理的信息。
具体的，可以根据图像特性判定是否需要在编解码环路内进行亮度和色度映射变换处理以及是否需要在编解码环路外进行亮度和色度映射变换处理，可以按照判定结果生成对应的环路内标识信息以及环路外标识信息。
步骤130、按照环路内标识信息和环路外标识信息处理视频图像。
在本申请实施例中，可以根据环路内标识信息以及环路外标识信息判定是否需要对视频图像在编解码环外进行亮度和色度映射变换处理以及在编解码环内进行亮度和色度映射变换处理，并根据对应的判定结果依次对视频图像在编解码环路外以及编解码环路内进行亮度和色度映射变换处理。
步骤140、对处理后的视频图像进行编码以生成码流，并将环路内标识信息和环路外标识信息写入码流。
其中，码流可以是视频图像经过编码后得到的数据流。
具体的，可以对经过亮度和色度映射变换后的视频图像进行编码，可以将视频图像编码为数据流，并将确定出的环路内标识信息以及环路外标识信息添加到数据流。还可以将编码生成的码流进行发送，实现视频图像的传输。
本申请实施例，通过确定获取到的视频图像的图像特性，使用图像特性生成环路内标识信息和环路外标识信息，按照环路内标识信息和环路外标识信息处理视频图像，将处理后的视频图像编码为码流，并将生成的环路内标识信息和环路外标识信息添加到码流，实现图像编码过程中环路外和环路内的亮度和色度映射变换的复合使用，提高视频图像编码效果。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述图像特性包括以下至少一种：亮度动态范围、颜色空间、纹理信息、形状特征、空间关系。
在本申请实施例中，亮度动态范围可以是视频图像中亮度的最小值到最大值的范围，颜色空间可以是视频图像中图像颜色覆盖的色彩范围，纹理信息可以是视频图像中量化的颜色或者强度的空间排列信息，形状特征可以是视频图像中目标的轮廓和区域特征，空间关系可以是视频图像中可分割的多个目标之间的空间位置关系或相对方向关系。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述环路内标识信息和/或所述环路外标识信息包括在以下至少一种信息中：网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息、自定义单元信息。
具体的，可以生成的环路内标识信息以及环路外标识信息添加到视频图像的码流的网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息中，还可以写入码流中一个新的单元信息，该单元可以是自定义生成的信息单元。
图4是本申请实施例提供的另一种图像编码方法的流程图，本申请实施例是在上述申请实施例的基础上的具体化，参见图4，本申请实施例提供的方法具体包括如下步骤：
步骤210、获取视频图像，并确定视频图像的图像特性。
步骤220、根据图像特性分别确定环路内标识信息和环路外标识信息。
步骤230、根据环路外标识信息对视频图像进行第一映射变换，并根据环路内标识信息对经过第一映射变换的视频图像进行第二映射变换。
在本申请实施例中，可以在编码环路外使用环路外标识信息确定是否进行第一映射变换，以及在编码环路内使用环路内标识信息确定视频图像是否需要进行第二映射变换，使用环路外标识信息确定对视频图像进行第一映射变换，则按照环路外标识信息中的控制参数在编码环路外对视频图像进行第一映射变换处理，根据环路内标识信息确定对视频图像进行第二映射变换，则在编码环路内对经过第一映射变换处理的视频图像进行第二映射变换处理。
步骤240、对处理后的视频图像进行编码以生成码流，并将环路内标识信息和环路外标识信息写入码流。
图5是本申请实施例提供的另一种图像编码方法的流程图，本申请实施例是在上述申请实施例的基础上的具体化，参见图5，本申请实施例提供的方法具体包括如下步骤：
步骤310、获取视频图像，并确定视频图像的图像特性。
步骤320、根据图像特性分别确定环路内标识信息和环路外标识信息。
步骤330、根据环路外标识信息对视频图像进行第一映射变换，并根据环路内标识信息对经过第一映射变换的视频图像不进行第二映射变换。
在本申请实施例中，可以在编码环路外使用环路外标识信息确定是否进行第一映射变换，以及在编码环路内使用环路内标识信息确定视频图像是否需要进行第二映射变换，使用环路外标识信息确定对视频图像进行第一映射变换，则在编码环路外按照环路外标识信息中的控制参数对视频图像进行第一映射变换处理，根据环路内标识信息确定不对视频图像进行第二映射变换，则在编码环路内不对经过第一映射变换处理的视频图像进行第二映射变换处理。
步骤340、对处理后的视频图像进行编码以生成码流，并将环路内标识信息和环路外标识信息写入码流。
图6是本申请实施例提供的另一种图像编码方法的流程图，本申请实施例是在上述申请实施例的基础上的具体化，参见图6，本申请实施例提供的方法具体包括如下步骤：
步骤410、获取视频图像，并确定视频图像的图像特性。
步骤420、根据图像特性分别确定环路内标识信息和环路外标识信息。
步骤430、根据环路外标识信息对视频图像不进行第一映射变换，并根据环路内标识信息对视频图像进行第二映射变换。
在本申请实施例中，可以在编码环路外使用环路外标识信息确定是否进行第一映射变换，以及在编码环路内使用环路内标识信息确定视频图像是否需要进行第二映射变，按照环路外标识信息可以确定在编码环路外不对视频图像进行第一映射变换，根据环路内标识信息确定在编码环路内对视频图像进行第二映射变换时，可以使用环路内标识信息中的控制参数在编码环路内控制视频图像进行第二映射变换处理。
步骤440、对处理后的视频图像进行编码以生成码流，并将环路内标识信息和环路外标识信息写入码流。
图7是本申请实施例提供的另一种图像编码方法的流程图，本申请实施例是在上述申请实施例的基础上的具体化，参见图7，本申请实施例提供的方法具体包括如下步骤：
步骤510、获取视频图像，并确定视频图像的图像特性。
步骤520、根据图像特性分别确定环路内标识信息和环路外标识信息。
步骤530、根据环路外标识信息对视频图像进行第一映射变换，并根据环路内标识信息对经过第一映射变换的视频图像进行第二映射变换。
具体的，可以使用环路外标识信息在编码环路外确定是否需要进行第一映射变换，以及使用环路内标识信息在编码环路内确定是否需要进行第二映射变换，可以确定不对视频图像进行第一映射变换，且不对视频图像进行第二映射变换。
步骤540、对处理后的视频图像进行编码以生成码流，并将环路内标识信息和环路外标识信息写入码流。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述第一映射变换和所述第二映射变换包括亮度映射变换和色度映射变换，其中，亮度映射变换包括亮度分量数值的映射，用于更改亮度动态范围，色度映射变换包括色度分量数值的映射，或依赖亮度映射变换的色度缩放处理。
具体的，第一映射变换和第二映射变换可以均包括亮度映射变换和色度映射变换，亮度映射变换包括亮度分量数值的映射，用于更改亮度动态范围，色度映射变换包括色度分量数值的映射，或依赖亮度映射变换的色度缩放处理。例如，第一映射变换可以为基于整形器的映射变换，第二映射变换可以为基于LMCS技术的映射变换。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述环路内标识信息和/或所述环路外标识信息包括控制信息和参数信息，其中，所述控制信息包括在以下至少一种信息中：网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息、自定义单元信息，所述参数信息在所述码流的存放位置包括以下至少之一：自适应参数集、补充增强信息、自定义网络抽象层单元。
在本申请实施例中，环路内标识信息和环路外标识信息可以由控制信息和参数信息组成，其中，控制信息可以控制是否进行第一映射变换或第二映射变换的信息，控制信息具体可以携带在网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息、自定义单元信息中的一种或者多种，参数信息可以是第一映射变换或第二映射变换使用的参数信息，参数信息可以携带在自适应参数集、补充增强信息、自定义网络抽象层单元中的一种或者多种。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息分别在所述码流中的存放位置包括以下至少一种：
所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息位于所述自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包；
所述环路内标识信息位于所述自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包，所述环路外标识信息位于自定义的补充增强信息的数据包；
所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息位于所述自定义网络抽象层单元内的面向亮度和色度映射变换的数据包。
在本申请实施例中，环路内标识信息和环路外标识信息的参数信息可以写入在码流的自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包中，或者，环路内标识信息可以写入码流自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包，环路外标识信息可以写入自定义的补充增强信息的数据包，或者，环路内标识信息和环路外标识信息的参数信息可以写入在码流的自定义网络抽象层单元内的面向亮度和色度映射变换的数据包。
图8是本申请实施例提供的另一种图像编码方法的示例图，参见图8，本实施例是一种视频的编码方法，应用于对视频进行编码处理的装置。所述装置的输入是视频所包含的图像，输出是图像码流或包含图像码流的传输流或媒体文件。
步骤301，读取图像，该图像是视频序列中的一帧。
步骤302，分析图像的特性，其中，图像的特性包含但不限于亮度动态范围、颜色空间、纹理信息、形状特征、空间关系，根据这些信息判断是否进行第一映射变换，并设置第一映射变换的控制信息；
其中，亮度动态范围是指亮度的最小值到最大值的范围，颜色空间是指图像颜色覆盖的色彩范围，纹理信息是指图像量化的颜色或强度的空间排列的信息，形状特征是指图像中目标的轮廓和区域特征，空间关系是指图像可分割的多个目标的空间位置或相对方向关系；
其中，第一映射变换的控制信息用于表明是否进行第一映射变换。
步骤303，根据第一映射变换的标识信息进行第一映射变换处理，作用于编码环路外；
其中，第一映射变换的标识信息包括第一映射变换的控制信息和第一映射变换的参数信息，第一映射变换的控制信息是步骤302所设置的，用于标识第一映射的启用情况，第一映射变换参数信息是第一映射变换处理过程的参数；
步骤304，分析进入编码环路中的图像的特性，其中，图像的特性包含但不限于亮度动态范围、颜色空间、纹理信息、形状特征、空间关系，根据这些信息判断是否进行第二映射变换，并设置第二映射变换的控制信息；
其中，进入编码环路中的图像包含经过第一映射变换处理后的图像和未经过第一映射变换处理后的图像；
其中，亮度动态范围是指亮度的最小值到最大值的范围，颜色空间是指图像颜色覆盖的色彩范围，纹理信息是指图像量化的颜色或强度的空间排列的信息，形状特征是指图像中目标的轮廓和区域特征，空间关系是指图像可分割的多个目标的空间位置或相对方向关系；
其中，第二映射变换的控制信息用于表明是否进行第二映射变换。
步骤305，根据设置的第二映射变换的控制信息进行第二映射变换处理，作用于编码环路内；
其中，第二映射变换的标识信息包括第二映射变换的控制信息和第二映射变换的参数信息，第二映射变换的控制信息是步骤304所设置的，用于标识第二映射变换的启用情况，第二映射变换参数信息是第二映射变换处理过程的参数；
步骤306，对处理后的图像进行编码，生成码流，并将第一映射变换和第二映射变换的标识信息写入码流，所述标识信息包含在下列全部或部分参数集合中：网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息，或者作为一种新的信息单元；
其中，处理后的图像是指经过常规编码过程和/或第一映射变换和/或第二映射变换后的图像，这里的常规编码过程包括分块、变换与量化、帧内/帧间预测及其他处理过程。
步骤307，输出图像码流或包含图像码流的传输流或媒体文件。
图9是本申请实施例提供的另一种图像编码方法的示例图，参见图9，本实施例是一种视频的编码方法，应用于对视频进行编码处理的装置。所述装置的输入是视频所包含的图像，输出是图像码流或包含图像码流的传输流或媒体文件。
步骤401，读取图像，该图像是视频序列中的一帧。
步骤402，分析图像的特性，其中，图像的特性包含但不限于亮度动态范围、颜色空间、纹理信息、形状特征、空间关系，根据这些信息判断是否进行第一映射变换和第二映射变换，并设置第一映射变换的控制信息和第二映射变换的控制信息；
其中，亮度动态范围是指亮度的最小值到最大值的范围，颜色空间是指图像颜色覆盖的色彩范围，纹理信息是指图像量化的颜色或强度的空间排列的信息，形状特征是指图像中目标的轮廓和区域特征，空间关系是指图像可分割的多个目标的空间位置或相对方向关系；
其中，第一映射变换的控制信息用于表明是否进行第一映射变换，第二映射变换的控制信息用于表明是否进行第二映射变换。
步骤403，根据第一映射变换的标识信息进行第一映射变换处理，作用于编码环路外；
其中，第一映射变换的标识信息包括第一映射变换的控制信息和第一映射变换的参数信息，第一映射变换的控制信息是步骤302所设置的，用于标识第一映射的启用情况，第一映射变换参数信息是第一映射变换处理过程的参数；
步骤404，根据设置的第二映射变换的控制信息进行第二映射变换处理，作用于编码环路内；
其中，第二映射变换的标识信息包括第二映射变换的控制信息和第二映射变换的参数信息，第二映射变换的控制信息是步骤304所设置的，用于标识第二映射的启用情况，第二映射变换参数信息是第二映射变换处理过程的参数；
步骤405，对处理后的图像进行编码，生成码流，并将第一映射变换和第二映射变换的标识信息写入码流，所述标识信息包含在下列全部或部分参数集合中：网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息，或者作为一种新的信息单元；
其中，处理后的图像是指经过常规编码过程和/或第一映射变换和/或第二映射变换后的图像，这里的常规编码过程包括分块、变换与量化、帧内/帧间预测及其他处理过程。
步骤406，输出图像码流或包含图像码流的传输流或媒体文件。
在一个示例性的实施方式中，第一映射变换和第二映射变换均为亮度和色度映射变换的实现方式。其中，亮度映射变换的实现方式之一是亮度分量数值的线性或非线性映射，从而缩小或扩大亮度动态范围；色度映射变换的实现方式包括：色度分量数值的线性或非线性映射，或者是依赖亮度映射变换的色度缩放处理。
图10是本申请实施例提供的一种图像解码方法的流程图，本实施例可适用于图像视频传输过程中对图像进行编码的情况，该方法可以由本申请实施例中的图像解码装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，并一般可以集成在图像解码装置中，本申请实施例的方法具体包括如下步骤：
步骤610、获取码流，并解析得到码流中的环路内标识信息和环路外标识信息。
其中，码流可以是视频图像经过编码后的数据流，可以由图像编码装置生成并发送到图像解码装置。
在本申请实施例中，视频图像解码装置可以接收传输的码流，并在码流中提取环路内标识信息以及环路外标识信息，其中，环路内标识信息可以是控制视频图像在编解码环路内进行亮度和色度映射变换处理的信息，环路外标识信息可以是控制视频图像在编解码环路外进行亮度和色度映射变换处理的信息。
步骤620、按照环路内标识信息和环路外标识信息处理码流。
具体的，可以根据环路内标识信息以及环路外标识信息判定是否需要对码流在解码环路内进行亮度和色度映射变换处理以及是否需要对码流在解码环路外进行亮度和色度映射变换处理，并根据对应的判定结果依次对码流在解码环路内以及解码环路外进行亮度和色度映射变换处理，可以理解的是，图像解码装置中的处理可以是图像编码装置中处理的逆处理操作。
步骤630、对处理后的码流进行解码以生成视频图像。
在本申请实施例中，可以接收到的码流按照视频解码算法进行解码处理，并获取到解码后的视频图像，该视频图像可以进一步发送到显示界面进行展示。可以理解的是，码流的解码过程可以按照现有技术中解码过程进行处理，码流的解码过程可以与视频编码装置中视频图像的编码过程相对应。
本申请实施例，通过接收码流，并提取码流中携带的环路外标识信息以及环路内标识信息，根据环路内标识信息和环路外标识信息处理接收到的码流，并解码该码流为视频图像，实现解码过程中环路外和环路内的亮度和色度映射变换复合使用，改善解码视频图像的质量。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述环路内标识信息和/或所述环路外标识信息包括在以下至少一种信息中：
网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息、自定义单元信息。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述码流，包括以下至少一种：
根据所述环路内标识信息对所述码流进行第四映射变换，并根据所述环路外标识信息对经过第四映射变换的所述码流进行第三映射变换；
根据所述环路内标识信息对所述码流进行第四映射变换，并根据所述环路外标识信息对经过第四映射变换的所述码流不进行第三映射变换；
根据所述环路内标识信息对所述码流不进行第四映射变换，并根据所述环路外标识信息对所述码流进行第三映射变换；
根据所述环路内标识信息对所述码流不进行第四映射变换，并根据所述环路外标识信对所述码流不进行第三映射变换。
其中，第三映射变换和第四映射变换可以是对亮度和色度映射变换的处理，第三映射变换可以是视频编码装置中第一映射变换的逆变换，第四映射变换可以是视频编码装置中第二映射变换的逆变换，例如，第四映射变换可以是基于LMCS技术的映射变换，第三映射变换可以是基于整形器的映射变换。
在本申请实施例中，可以在解码环路内使用环路内标识信息确定是否对码流进行第四映射变换，以及在解码环路外使用环路外标识信息确定码流是否需要进行第三映射变换，可以包括在解码环路内对码流进行第四映射变换，以及在解码环路外对经过第四映射变换的码流进行第三映射变换，或者，在解码环路内对码流进行第四映射变换，以及，在解码环路外不对经过第四映射变换的码流进行第三映射变换，或者，在解码环路内不对码流进行第四映射变换，以及，在解码环路外对码流进行第三映射变换，或者，既不在解码环路内对码流进行第四映射变换，也不在解码环路外对码流进行第三映射变换。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述第三映射变换和所述第四映射变换分别包括亮度映射变换和色度映射变换，其中，所述亮度映射变换包括亮度分量数值的映射，用于更改亮度动态范围，所述色度映射变换包括色度分量数值的映射，或依赖所述亮度映射变换的色度缩放处理。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述环路内标识信息和/或所述环路外标识信息包括控制信息和参数信息，其中，所述控制信息包括在以下至少一种信息中：网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息、自定义单元信息，所述参数信息在所述码流的存放位置包括以下至少之一：自适应参数集、补充增强信息、自定义网络抽象层单元。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息分别在所述码流中的存放位置包括以下至少一种：
所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息位于所述自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包；
所述环路内标识信息位于所述自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包，所述环路外标识信息位于自定义的补充增强信息的数据包；
所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息位于所述自定义网络抽象层单元内的面向亮度和色度映射变换的数据包。
图11是本申请实施例提供的一种图像解码方法的示例图，参见图11，在一个示例性的实施方式中，本实施例是一种视频的解码方法，应用于对视频码流进行解码处理的装置。所述装置的输入是图像码流或包含图像码流的传输流或媒体文件，输出是构成视频的图像。
步骤501，读取码流。
步骤502，解析码流，获得映射变换的标识信息，包含第三映射变换的标识信息和第四映射变换的标识信息；
其中，第三映射变换的标识信息包括第三映射变换的控制信息和第三映射变换的参数信息，第三映射变换的控制信息用于标识第三映射的启用情况，第三映射变换的参数信息是第三映射变换处理过程的参数；
其中，第四映射变换的标识信息包括第四映射变换的控制信息和第四映射变换的参数信息，第四映射变换的控制信息用于标识第四映射的启用情况，第四映射变换的参数信息是第四映射变换处理过程的参数；
步骤503，根据第四映射变换的标识信息，判断是否进行第四映射变换；
步骤504，根据第四映射变换的标识信息，进行第四映射变换，作用于解码环路内；
其中，这里的第四映射变换是与实施例步骤305相对应的逆处理过程；
步骤505，根据第三映射变换的标识信息，判断是否进行第三映射变换；
步骤506，根据第三映射变换的标识信息，进行第三映射变换处理，作用于解码环路外；
其中，这里的第三映射变换是与实施例步骤303相对应的逆处理过程；
步骤507，输出解码图像。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，给出序列层、图像层和分片层中关于环路内和环路外的亮度和色度映射变换的语法和语义。
表1是上述实施例所述的码流中序列层参数集(Sequence Parameter Set，SPS)所包含亮度和色度映射变换的标识信息。
sps_mtlc_in_loop_enabled_flag是序列层环路内的亮度和色度映射变换启用的控制信息。当sps_mtlc_in_loop_enabled_flag等于1时，该序列的视频图像可以采用环路内的亮度和色度映射变换；反之，当sps_mtlc_in_loop_enabled_flag等于0时，该序列的视频图像不可以采用环路内亮度和色度映射变换。
sps_extension_flag是序列层扩展的控制信息，当sps_extension_flag等于1时，可进行扩展。sps_mtlc_out_of_loop_enabled_flag是序列层环路外的亮度和色度映射变换启用的控制信息。当sps_mtlc_out_of_loop_enabled_flag等于1时，该序列的视频图像可采用环路外的亮度和色度映射变换；反之，当sps_mtlc_out_of_loop_enabled_flag等于0时，该序列的视频图像不可以采用环路外亮度和色度映射变换。
表1
Figure BDA0003027765400000121
表2是上述实施例所述的码流中图像层参数集(picture parameter set，PPS)中的与扩展部分相关的标识信息，包含两个控制参数，将pps_picture_header_extension_present_flag和pp s_slice_header_extension_present_flag的值均设置为1，表示图像头(picture header，PH)和分片头(slice header，SH)参数集可以进行扩展。
表2
Figure BDA0003027765400000122
Figure BDA0003027765400000131
表3是上述实施例所述的码流中图像头参数集(PH)所包含的用于环路内和环路外的亮度和色度映射变换的标识信息。
在sps_mtlc_in_loop_enabled_flag等于1的前提下，ph_mtlc_in_loop_enabled_flag是环路内的亮度和色度映射变换的控制信息。当ph_mtlc_in_loop_enabled_flag等于1时，该图像可以采用环路内的亮度和色度映射变换，ph_mtlc_in_loop_aps_id和ph_chroma_residual_scale_flag是实现环路内的亮度和色度映射变换的参数信息；反之，当ph_mtlc_in_loop_enabled_flag等于0时，该图像不可以采用环路内的亮度和色度映射变换。
pps_picture_header_extension_present_flag为1时，图像头扩展信息可用，ph_extension_length规定图像头扩展信息的长度，在H.266/VVC version 1取值为0，这里取值为1；在sps_mtlc_out_of_loop_enabled_flag等于1的前提下，ph_mtlc_out_of_loop_enabled_flag是环路外的亮度和色度映射变换的控制信息。当ph_mtlc_out_of_loop_enabled_flag等于1时，该图像可以采用环路外的亮度和色度映射变换，ph_mtlc_out_of_loop_aps_id和ph_chroma_residual_scale_flag是实现环路外的亮度和色度映射变换的参数信息，rbsp_trailing_bits()的作用是补齐字节；反之，当ph_mtlc_out_of_loop_enabled_flag等于0时，该图像不可以采用的环路外亮度和色度映射变换。
表3
Figure BDA0003027765400000132
表4是上述实施例所述的码流中分片头参数集SH所包含的用于环路内和环路外的亮度和色度映射变换的标识信息。
sh_picture_header_in_slice_header_flag等于0表示分片层可以不继承图像层的标识信息，可以灵活选择编码工具的开关。
在ph_mtlc_in_loop_enabled_flag等于1时，当sh_mtlc_in_of_loop_used_flag取值为1时，该分片层可以采用环路内的亮度和色度映射变换，反之，当sh_mtlc_in_loop_enabled_flag等于0时，该分片层不可以采用环路内的亮度和色度映射变换。
在pps_slice_header_extension_present_flag等于1的前提下，sh_slice_header_extension_length指示分片头扩展信息的长度，这里设置为1；在ph_mtlc_out_of_loop_enabled_flag等于1时，当sh_mtlc_out_of_loop_used_flag取值为1，则该分片层可以采用环路外的亮度和色度映射变换，反之，当sh_mtlc_out_of_loop_enabled_flag等于0时，该分片层不可以采用环路外的亮度和色度映射变换。
表4
Figure BDA0003027765400000141
在一个示例性的实施方式中，给出序列层中关于环路内和环路外的亮度和色度映射变换的语法和语义。
表5是上述实施例所述的码流中序列层参数集(Sequence Parameter Set，SPS)所包含亮度和色度映射变换的标识信息。
sps_mtlc_in_loop_enabled_flag是序列层环路内的亮度和色度映射变换启用的控制信息。当sps_mtlc_in_loop_enabled_flag等于1时，该序列的视频图像可以采用环路内的亮度和色度映射变换；反之，当sps_mtlc_in_loop_enabled_flag等于0时，该序列的视频图像不可以采用环路内亮度和色度映射变换。
sps_extension_flag是序列层扩展的控制信息，当sps_extension_flag等于1时，可进行扩展。sps_mtlc_out_of_loop_enabled_flag是序列层环路外的亮度和色度映射变换启用的控制信息。当sps_mtlc_out_of_loop_enabled_flag等于1时，该序列的视频图像可采用环路外的亮度和色度映射变换；反之，当sps_mtlc_out_of_loop_enabled_flag等于0时，该序列的视频图像不可以采用环路外亮度和色度映射变换。
表5
Figure BDA0003027765400000142
Figure BDA0003027765400000151
在一个示例性的实施方式中，给出序列层中关于环路内和环路外的亮度和色度映射变换的语法和语义。
表6是上述实施例所述的码流中序列层参数集(Sequence Parameter Set，SPS)所包含亮度和色度映射变换的标识信息。
sps_mtlc_enabled_flag是序列层亮度和色度映射变换启用的控制信息。当sps_mtlc_enabled_flag等于1时，该序列的视频图像可以采用亮度和色度映射变换；反之，当sps_mtlc_enabled_flag等于0时，该序列的视频图像不可以采用亮度和色度映射变换。
sps_extension_flag是序列层扩展的控制信息，当sps_extension_flag等于1时，可进行扩展。
sps_subpic_info_present_flag是子图像启用的控制信息，当sps_subpic_info_present_flag等于1时，子图像启用；
sps_subpic_mtlc_in_loop_enabled_flag[i]是第i个子图像中环路内的亮度和色度映射变换启用的控制信息。当sps_subpic_mtlc_in_loop_enabled_flag[i]等于1时，该子图像可采用环路内的亮度和色度映射变换；反之，当sps_subpic_mtlc_in_loop_enabled_flag[i]等于0时，该子图像不可以采用环路内亮度和色度映射变换。
sps_subpic_mtlc_out_of_loop_enabled_flag[i]是第i个子图像中环路外的亮度和色度映射变换启用的控制信息。当sps_subpic_mtlc_out_of_loop_enabled_flag[i]等于1时，该子图像可采用环路外的亮度和色度映射变换；反之，当sps_subpic_mtlc_out_of_loop_enabled_flag[i]等于0时，该子图像不可以采用环路外亮度和色度映射变换。
表6
Figure BDA0003027765400000152
表7是上述实施例所述的码流中分片头参数集(SH)所包含的用于环路内和环路外的亮度和色度映射变换的标识信息。
sh_picture_header_in_slice_header_flag等于0表示分片层可以不完全继承图像层的标识信息，可以灵活选择编码工具的开关。
当sh_mtlc_enabled_flag取值为1时，该分片层可以采用亮度和色度映射变换，反之，当sh_mtlc_enabled_flag等于0时，该分片层不可以采用亮度和色度映射变换。
在pps_slice_header_extension_present_flag等于1的前提下，sh_slice_header_extension_length指示分片头扩展信息的长度，这里设置为2；当sps_subpic_info_present_flag和sh_mtlc_enable_flag均为1的前提下，需要根据子图像的控制信息来决定是否使用亮度和色度映射变换。
当sps_subpic_mtlc_in_loop_enabled_flag[i]等于1且sh_mtlc_in_loop_used_flag等于1，则该分片层可以采用环路内的亮度和色度映射变换；当sps_subpic_mtlc_out_of_loop_enabled_flag[i]等于1且sh_mtlc_out_of_loop_used_flag等于1，则该分片层可以采用环路外的亮度和色度映射变换。
表7
Figure BDA0003027765400000161
在一个示例性的实施方式中，给出图像层中关于环路内和环路外的亮度和色度映射变换的语法和语义。
表8是上述实施例所述的码流中图像层参数集(picture parameter set，PPS)中的与扩展部分相关的标识信息，将pps_picture_header_extension_present_flag设置为1，表示图像头(picture header，PH)参数集可以进行扩展。
表8
Figure BDA0003027765400000162
表9是上述实施例所述的码流中图像头参数集(PH)所包含的用于环路内和环路外的亮度和色度映射变换的标识信息。
ph_mtlc_in_loop_enabled_flag是环路内的亮度和色度映射变换的控制信息。当ph_mtlc_in_loop_enabled_flag等于1时，该图像可以采用环路内的亮度和色度映射变换，ph_mtlc_in_loop_aps_id和ph_chroma_residual_scale_flag是实现环路内的亮度和色度映射变换的参数信息；反之，当ph_mtlc_in_loop_enabled_flag等于0时，该图像不可以采用环路内的亮度和色度映射变换。
pps_picture_header_extension_present_flag为1时，图像头扩展信息可用，ph_extension_length规定图像头扩展信息的长度，在H.266/VVC version 1取值为0，这里取值为1；ph_mtlc_out_of_loop_enabled_flag是环路外的亮度和色度映射变换的控制信息。当ph_mtlc_out_of_loop_enabled_flag等于1时，该图像可以采用环路外的亮度和色度映射变换，ph_mtlc_out_of_loop_aps_id和ph_chroma_residual_scale_flag是实现环路外的亮度和色度映射变换的参数信息，rbsp_trailing_bits()的作用是补齐字节；反之，当ph_mtlc_out_of_loop_enabled_flag等于0时，该图像不可以采用的环路外亮度和色度映射变换。
表9
Figure BDA0003027765400000171
在一个示例性的实施方式中，给出图像层、分片层中关于环路内和环路外的亮度和色度映射变换的语法和语义。
表10是上述实施例所述的码流中图像层参数集(picture parameter set，PPS)中的与扩展部分相关的标识信息，将pps_slice_header_extension_present_flag的值均设置为1，表示分片头(slice header，SH)参数集可以进行扩展。
表10
Figure BDA0003027765400000172
Figure BDA0003027765400000181
表11是上述实施例所述的码流中分片头参数集(SH)所包含的用于环路内和环路外的亮度和色度映射变换的标识信息。
sh_picture_header_in_slice_header_flag等于0表示分片层可以不继承图像层的标识信息，可以灵活选择编码工具的开关。
当sh_mtlc_in_of_loop_used_flag取值为1时，该分片层可以采用环路内的亮度和色度映射变换，反之，当sh_mtlc_in_loop_enabled_flag等于0时，该分片层不可以采用环路内的亮度和色度映射变换。
在pps_slice_header_extension_present_flag等于1的前提下，sh_slice_header_extension_length指示分片头扩展信息的长度，这里设置为1；在ph_mtlc_out_of_loop_enabled_flag等于1时，则该分片层可以采用环路外的亮度和色度映射变换，反之，当sh_mtlc_out_of_loop_enabled_flag等于0时，该分片层不可以采用环路外的亮度和色度映射变换。
表11
Figure BDA0003027765400000182
在一个示例性的实施方式中，规定了图像层的自适应参数集(AdaptationParameter Set，APS)中关于环路内和环路外的亮度和色度映射变换的控制语法，解码器按照本实施例中所规定的语法可以选择环路内的亮度和色度映射变换，或环路外的亮度和色度映射变换，或不进行亮度和色度映射变换。
如表12所示，将亮度和色度映射变换信息设置在含有APS信息的网络抽象层单元头信息中。NAL unit type为17，表示前置的APS信息，NAL unit type class为non-VCL。解码器解析码流，得到起始符，起始符之后的两个字节的码字为nal_unit_header()，具体语法如下表，其中NAL unit type取值为17时，则包含APS信息。
表12
Figure BDA0003027765400000183
APS信息的语法如表13所示。aps_params_type规定了APS参数类型，当aps_params_type取值为1，表示该APS包含亮度和色度映射变换信息。当aps_adaptation_parameter_set_id取值为0时，表示该APS包含环路内的亮度和色度映射变换信息，当aps_adaptation_parameter_set_id取值为1时，表示该APS参数集包含环路外的亮度和色度映射变换信息。
表13
Figure BDA0003027765400000191
上述实施例所述的码流中所包含的用于环路内(或环路外)的亮度和色度映射变换的参数信息包含在APS中。表14所示的是一种可选的语法组织方式，在数据包mtlc_data()中，mtlc_min_bin_idx是环路内(或环路外)的亮度和色度映射变换的最小二进制索引，指示亮度范围等分之后，有效亮度值所在的piece的最小id；mtlc_delta_max_bin_idx是与mtlc_min_bin_idx对应的，MtlcMaxBinIdx是环路内(或环路外)的亮度和色度映射变换的最大二进制索引，指示亮度范围等分之后，有效亮度值所在的piece的最大id，而采用mtlc_delta_max_bin_idx来指示MtlcMaxBinIdx与mtlc_min_bin_idx的差值；mtlc_delta_cw_prec_minus1是规定mtlc_delta_abs_cw占用的比特数；mtlc_delta_abs_cw[i]是规定第i个二进制的码字绝对值，这里是亮度映射之前的源域等分分段的长度和亮度映射之后的映射域的分段长度的差值绝对；mtlc_delta_sign_cw_flag[i]是给上述的差值绝对值确定符号；mtlc_delta_abs_crs和mtlc_delta_sign_crs_flag是规定色度残差缩放系数的的绝对值和符号。
表14
Figure BDA0003027765400000192
在一个示例性的实施方式中，环路外的亮度和色度映射变换在补充增强信息(Supplemental Enhancement Information,SEI)信息中给出。网络抽象层单元头信息nal_unit_header()中的NAL unit type设置为23，表示前置的SEI信息，nal_unit_header()中其他的设置与上述实施例相同。sei_rbsp()包含相关码流sei_message()，sei_message()中包含有效数据信息。设置payloadType取值与当前H.266/VVC version 1中的其他SEI信息不同即可(例如，可取值为100)，则payload_size_byte中包含与环路外的亮度和色度映射变换相关的码流信息。
表15所示的是一种可选的语法组织方式。
mtlc_cancel_flag为1则取消之前图像相关的SEI信息，且该图像不使用相关SEI功能；mtlc_cancel_flag为0，则沿用之前的SEI信息(在解码过程，如果当前图像未携带SEI信息，则内存中保留的前一图像的SEI信息会沿用到当前图像的解码过程)，且该图像启用相关SEI功能；mtlc_persistence_flag为1，则SEI信息应用于当前图像和当前层之后图像；mtlc_persistence_flag为0，则SEI信息只应用于当前图像。
mtlc_min_bin_idx规定mtlc的最小二进制索引，指示亮度范围等分之后，有效亮度值所在的piece的最小id；mtlc_delta_max_bin_idx与mtlc_min_bin_idx对应，mtlcMaxBinIdx是亮度和色度映射变换的最大二进制索引，指示亮度范围等分之后，有效亮度值所在的piece的最大id，而标准中采用mtlc_delta_max_bin_idx来指示mtlcMaxBinIdx与mtlc_min_bin_idx的差值；mtlc_delta_cw_prec_minus1规定mtlc_delta_abs_cw占用的比特数，mtlc_delta_abs_cw[i]规定第i个二进制的码字绝对值，这里是亮度映射之前的源域等分片段的长度和亮度映射之后的映射域的片段长度的差值绝对值，mtlc_delta_sign_cw_flag[i]给上述的差值绝对值确定符号；mtlc_delta_abs_crs和mtlc_delta_sign_crs_flag规定色度残差缩放系数的的绝对值和符号。
表15
Figure BDA0003027765400000201
在一个示例性的实施方式中，在新的网络抽象层单元头信息(nal_unit_header())中规定了环路内和环路外的亮度和色度映射变换的语法，解码器按照本实施例中所规定的语法可以选择环路内的亮度和色度映射变换，和/或环路外的亮度和色度映射变换，或不进行亮度和色度映射变换。新的nal_unit_header()中的NAL unit type为26，NAL unittype class为non-VCL。nal_unit_header()的其他语法与上述实施例相同。
表16所示的是一种可选的语法组织方式。
mtlc_out_of_loop_used_flag和mtlc_in_loop_used_flag分别标识环路外和外内亮度和色度映射变换的开关，其余的语法解释与上述实施例中对应描述相同。
表16
Figure BDA0003027765400000211
图12是本申请实施例提供的一种图像编码装置的结构示意图，可执行本申请任意实施例所提供的图像编码方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。该装置可以由软件和/或硬件实现，具体包括：图像获取模块701、标识确定模块702、图像处理模块703和编码处理模块704。
图像获取模块701，用于获取视频图像，并确定所述视频图像的图像特性。
标识确定模块702，用于根据所述图像特性分别确定环路内标识信息和环路外标识信息。
图像处理模块703，用于按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述视频图像。
编码处理模块704，用于对处理后的所述视频图像进行编码以生成码流，并将所述环路内标识信息和所述环路外标识信息写入所述码流。
本申请实施例，通过图像获取模块确定获取到的视频图像的图像特性，标识确定模块使用图像特性生成环路内标识信息和环路外标识信息，图像处理模块按照环路内标识信息和环路外标识信息处理视频图像，编码处理模块将处理后的视频图像编码为码流，并将生成的环路内标识信息和环路外标识信息添加到码流，实现编码过程中环路外和环路内的亮度和色度映射变换的复合使用，提高视频图像编码效果。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述装置中图像特性包括以下至少一种：
亮度动态范围、颜色空间、纹理信息、形状特征、空间关系。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述装置中环路内标识信息和/或所述环路外标识信息包括在以下至少一种信息中：
网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息、自定义单元信息。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述装置中图像处理模块703包括以下至少之一：
第一处理单元，用于根据所述环路外标识信息对所述视频图像进行第一映射变换，并根据所述环路内标识信息对经过第一映射变换的所述视频图像进行第二映射变换。
第二处理单元，用于根据所述环路外标识信息对所述视频图像进行第一映射变换，并根据所述环路内标识信息对经过第二映射变换的所述视频图像不进行第二映射变换。
第三处理单元，用于根据所述环路外标识信息对所述视频图像不进行第一映射变换，并根据所述环路内标识信息对所述视频图像进行第二映射变换。
第四处理单元，用于根据所述环路外标识信息对所述视频图像不进行第一映射变换，并根据所述环路内标识信息对所述视频图像不进行第二映射变换。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述装置中第一映射变换和所述第二映射变换包括亮度映射变换和色度映射变换，其中，所述亮度映射变换包括亮度分量数值的映射，用于更改亮度动态范围，所述色度映射变换包括色度分量数值的映射，或依赖所述亮度映射变换的色度缩放处理。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述装置中环路内标识信息和/或所述环路外标识信息包括控制信息和参数信息，其中，所述控制信息包括在以下至少一种信息中：网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息、自定义单元信息，所述参数信息在所述码流的存放位置包括以下至少之一：自适应参数集、补充增强信息、自定义网络抽象层单元。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述装置中环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息分别在所述码流中的存放位置包括以下至少一种：
所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息位于所述自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包；
所述环路内标识信息位于所述自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包，所述环路外标识信息位于自定义的补充增强信息的数据包；
所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息位于所述自定义网络抽象层单元内的面向亮度和色度映射变换的数据包。
图13是本申请实施例提供的一种图像解码装置的结构示意图，可执行本申请任意实施例所提供的图像解码方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。该装置可以由软件和/或硬件实现，具体包括：码流解析模块801、码流处理模块802和图像解码模块803。
码流解析模块801，用于获取码流，并解析得到所述码流中的环路内标识信息和环路外标识信息。
码流处理模块802，用于按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述码流。
图像解码模块803，用于对处理后的所述码流进行解码以生成视频图像。
本申请实施例，通过码流解析模块接收码流，并提取码流中携带的环路外标识信息以及环路内标识信息，码流处理模块根据环路内标识信息和环路外标识信息处理接收到的码流，图像解码模块解码该码流为视频图像，实现了解码过程中环路外和环路内的亮度和色度映射变换复合使用，改善解码视频图像的质量。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述装置中环路内标识信息和/或所述环路外标识信息包括在以下至少一种信息中：
网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息、自定义单元信息。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述装置中码流处理模块802包括：
第一处理单元，用于根据所述环路内标识信息对所述码流进行第四映射变换，并根据所述环路外标识信息对经过第四映射变换的所述码流进行第三映射变换。
第二处理单元，用于根据所述环路内标识信息对所述码流进行第四映射变换，并根据所述环路外标识信息对经过第四映射变换的所述码流不进行第三映射变换。
第三处理单元，用于根据所述环路内标识信息对所述码流不进行第四映射变换，并根据所述环路外标识信息对所述码流进行第三映射变换。
第四处理单元，用于根据所述环路内标识信息对所述码流不进行第二映射变换，并根据所述环路外标识信息对所述码流不进行第三映射变换。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述装置中第三映射变换和所述第四映射变换包括亮度映射变换和色度映射变换，其中，所述亮度映射变换包括亮度分量数值的映射，用于更改亮度动态范围，所述色度映射变换包括色度分量数值的映射，或依赖所述亮度映射变换的色度缩放处理。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述装置中环路内标识信息和/或所述环路外标识信息包括控制信息和参数信息，其中，所述控制信息包括在以下至少一种信息中：网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息、自定义单元信息，所述参数信息在所述码流的存放位置包括以下至少之一：自适应参数集、补充增强信息、自定义网络抽象层单元。
进一步的，在上述申请实施例的基础上，所述装置中环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息分别在所述码流中的存放位置包括以下至少一种：
所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息位于所述自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包；
所述环路内标识信息位于所述自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包，所述环路外标识信息位于自定义的补充增强信息的数据包；
所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息位于所述自定义网络抽象层单元内的面向亮度和色度映射变换的数据包。
图14是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备包括处理器60、存储器61、输入装置62和输出装置63；电子设备中处理器60的数量可以是一个或多个，图14中以一个处理器60为例；电子设备中处理器60、存储器61、输入装置62和输出装置63可以通过总线或其他方式连接，图14中以通过总线连接为例。
存储器61作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的图像编码装置和/或图像解码装置对应的模块(图像获取模块701、标识确定模块702、图像处理模块703和编码处理模块704，和/或，码流解析模块801、码流处理模块802和图像解码模块803)。处理器60通过运行存储在存储器61中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的图像编码方法和/或图像解码方法。
存储器61可主要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、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器61可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器61可进一步包括相对于处理器60远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。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。
输入装置62可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置63可包括显示屏等显示设备。
图15是本申请实施例提供的一种编码器的结构示意图，在一个示例性的实施方式中，图15示出的编码器，应用于对视频进行编码处理的装置。所述装置的输入是视频所包含的图像，输出是图像码流或包含图像码流的传输流或媒体文件。
步骤901，输入图像；
步骤902，编码器处理图像，并进行编码，具体过程与上述实施例中的操作一致；
步骤903，输出码流。
图16是本申请实施例提供的一种编码器的结构示意图，在一个示例性的实施方式中，图16示出的编码器，应用于对视频进行编码处理的装置。所述装置的输入是视频所包含的图像，输出是图像码流或包含图像码流的传输流或媒体文件。
步骤1001，输入图像；
步骤1002，预处理器处理图像，具体过程与上述实施例图像编码方法的步骤302、303一致；
步骤1003，编码器处理图像，并进行编码，具体过程与上述实施例图像编码方法的步骤304、305、306一致；
步骤1004，输出码流。
图17是本申请实施例提供的一种解码器的结构示意图，在一个示例性的实施方式中，图17示出的解码器，应用于对视频码流进行解码处理的装置。所述装置的输入是图像码流或包含图像码流的传输流或媒体文件，输出是构成视频的图像。
步骤1101，输入码流；
步骤1102，解码器解析码流获得图像，并对图像进行处理，具体过程与上述申请实施例的视频解码方法的操作一致。
步骤1103，输出图像。
图18是本申请实施例提供的一种解码器的结构示意图，在一个示例性的实施方式中，图18示出的解码器，应用于对视频码流进行解码处理的装置。所述装置的输入是图像码流或包含图像码流的传输流或媒体文件，输出是构成视频的图像。
步骤1201，输入码流；
步骤1102，解码器解析码流获得图像，并对图像进行逆处理，具体过程与上述实施例的视频解码方法的步骤501、502、503操作一致。
步骤1203，后处理器对图像进行处理，具体过程与上述实施例的视频解码方法的步骤504操作一致。
步骤1204，输出图像。
本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种图像编码方法，该方法包括：
获取视频图像，并确定所述视频图像的图像特性；
根据所述图像特性分别确定环路内标识信息和环路外标识信息；
按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述视频图像；
对处理后的所述视频图像进行编码以生成码流，并将所述环路内标识信息和所述环路外标识信息写入所述码流。
和/或，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种图像解码方法，该方法包括：
获取码流，并解析得到所述码流中的环路内标识信息和环路外标识信息；
按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述码流；
对处理后的所述码流进行解码以生成视频图像。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，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)执行本申请各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。
在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (17)

1.一种图像编码方法，其特征在于，所述方法包括：
获取视频图像，并确定所述视频图像的图像特性；
根据所述图像特性分别确定环路内标识信息和环路外标识信息；
按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述视频图像；
对处理后的所述视频图像进行编码以生成码流，并将所述环路内标识信息和所述环路外标识信息写入所述码流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像特性包括以下至少一种：
亮度动态范围、颜色空间、纹理信息、形状特征、空间关系。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环路内标识信息和/或所述环路外标识信息包括在以下至少一种信息中：
网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息、自定义单元信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述视频图像，包括以下至少一种：
根据所述环路外标识信息对所述视频图像进行第一映射变换，并根据所述环路内标识信息对经过第一映射变换的所述视频图像进行第二映射变换；
根据所述环路外标识信息对所述视频图像进行第一映射变换，并根据所述环路内标识信息对经过第一映射变换的所述视频图像不进行第二映射变换；
根据所述环路外标识信息对所述视频图像不进行第一映射变换，并根据所述环路内标识信息对所述视频图像进行第二映射变换；
根据所述环路外标识信息对所述视频图像不进行第一映射变换，并根据所述环路内标识信息对所述视频图像不进行第二映射变换。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一映射变换和所述第二映射变换包括亮度映射变换和色度映射变换，其中，所述亮度映射变换包括亮度分量数值的映射，用于更改亮度动态范围，所述色度映射变换包括色度分量数值的映射，或依赖所述亮度映射变换的色度缩放处理。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环路内标识信息和/或所述环路外标识信息包括控制信息和参数信息，其中，所述控制信息包括在以下至少一种信息中：网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息、自定义单元信息，所述参数信息在所述码流的存放位置包括以下至少之一：自适应参数集、补充增强信息、自定义网络抽象层单元。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息分别在所述码流中的存放位置包括以下至少一种：
所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息位于所述自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包；
所述环路内标识信息位于所述自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包，所述环路外标识信息位于自定义的补充增强信息的数据包；
所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息位于所述自定义网络抽象层单元内的面向亮度和色度映射变换的数据包。
8.一种图像解码方法，其特征在于，所述方法包括：
获取码流，并解析得到所述码流中的环路内标识信息和环路外标识信息；
按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述码流；
对处理后的所述码流进行解码以生成视频图像。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述环路内标识信息和/或所述环路外标识信息包括在以下至少一种信息中：
网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息、自定义单元信息。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述码流，包括以下至少一种：
根据所述环路内标识信息对所述码流进行第四映射变换，并根据所述环路外标识信息对经过第四映射变换的所述码流进行第三映射变换；
根据所述环路内标识信息对所述码流进行第四映射变换，并根据所述环路外标识信息对经过第四映射变换的所述码流不进行第三映射变换；
根据所述环路内标识信息对所述码流不进行第四映射变换，并根据所述环路外标识信息对所述码流进行第三映射变换；
根据所述环路内标识信息对所述码流不进行第四映射变换，并根据所述环路外标识信息对所述码流不进行第三映射变换。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第三映射变换和所述第四映射变换包括亮度映射变换和色度映射变换，其中，所述亮度映射变换包括亮度分量数值的映射，用于更改亮度动态范围，所述色度映射变换包括色度分量数值的映射，或依赖所述亮度映射变换的色度缩放处理。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述环路内标识信息和/或所述环路外标识信息包括控制信息和参数信息，其中，所述控制信息包括在以下至少一种信息中：网络抽象层单元头信息、序列层参数集、图像层参数集、分片层参数集、补充增强信息、视频可用性信息、自定义单元信息，所述参数信息在所述码流的存放位置包括以下至少之一：自适应参数集、补充增强信息、自定义网络抽象层单元。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息分别在所述码流中的存放位置包括以下至少一种：
所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息位于所述自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包；
所述环路内标识信息位于所述自适应参数集内的面向亮度和色度映射变换的数据包，所述环路外标识信息位于自定义的补充增强信息的数据包；
所述环路内标识信息和所述环路外标识信息的所述参数信息位于所述自定义网络抽象层单元内的面向亮度和色度映射变换的数据包。
14.一种图像编码装置，其特征在于，所述装置包括：
图像获取模块，用于获取视频图像，并确定所述视频图像的图像特性；
标识确定模块，用于根据所述图像特性分别确定环路内标识信息和环路外标识信息；
图像处理模块，用于按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述视频图像；
编码处理模块，用于对处理后的所述视频图像进行编码以生成码流，并将所述环路内标识信息和所述环路外标识信息写入所述码流。
15.一种图像解码装置，其特征在于，所述装置包括：
码流解析模块，用于获取码流，并解析得到所述码流中的环路内标识信息和环路外标识信息；
码流处理模块，用于按照所述环路内标识信息和所述环路外标识信息处理所述码流；
图像解码模块，用于对处理后的所述码流进行解码以生成视频图像。
16.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
一个或者多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7任一所述的图像编码方法和/或权利要求8-13中任一所述的图像解码方法。
17.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一所述的图像编码方法和/或权利要求8-13中任一所述的图像解码方法。
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