CN116033147A - 图像编解码方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种图像编解码方法和装置。本申请图像编码方法，包括：根据信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，所述信道反馈信息用于指示解码端接收到的图像帧的信息；获取与所述参考帧号对应的第一图像帧的第一参考层号集合，所述第一参考层号集合包括N1个分层的层号，1≤N1＜L1，L1表示所述第一图像帧的总分层数；根据所述信道反馈信息和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号；根据所述参考帧号和所述参考层号对所述当前图像进行视频编码以得到码流。本申请可以充分考虑到信道的变化情况，确保编码端和解码端所采用的参考图像一致，提高编码效率，避免花屏的情况。

Description

图像编解码方法和装置
技术领域
本申请涉及视频编解码技术，尤其涉及一种图像编解码方法和装置。
背景技术
可分级视频编码，又称可伸缩视频编码，是当前视频编码标准的扩展编码标准。在可分级视频编码中，通过在编码器中进行空域分级(分辨率分级)、时域分级或者质量分级，形成不同的码流层，从而在同一个码流中包含不同分辨率、不同帧率或者不同码率的视频码流。
编码器可以根据不同的编码配置将视频帧编码为基本层码流和增强层码流。基本层一般编码最低层空域、时域或者最低质量的码流；增强层以基本层作为基础，叠加编码更高层空域、时域或者更高质量的码流。随着增强层层数增加，编码的空域、时域或者质量层级也越来越高。传输时，优先保证基本层码流传输，当网络有余量时，逐步传输越来越高层的增强层码流。解码器先收到基本层码流并进行解码，然后根据收到的增强层从低到高层的码流，逐步解码越来越高的空域、时域或者质量层级的码流，通过将较高层级的信息叠加在较低层级，获得更高分辨率、更高帧率或者更高质量的视频重建帧。
但是，相关技术中的可分级编码方案会受到信道状况变化的影响，导致花屏。
发明内容
本申请提供一种图像编解码方法和装置，以充分考虑到信道的变化情况，确保编码端和解码端所采用的参考图像一致，提高编码效率，避免花屏的情况。
第一方面，本申请提供一种图像编码方法，包括：根据信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，所述信道反馈信息用于指示解码端接收到的图像帧的信息；获取与所述参考帧号对应的第一图像帧的第一参考层号集合，所述第一参考层号集合包括N1个分层的层号，1≤N1＜L1，L1表示所述第一图像帧的总分层数；根据所述信道反馈信息和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号；根据所述参考帧号和所述参考层号对所述当前图像进行视频编码以得到码流。
信道反馈信息用于指示解码端接收到的图像帧的信息。例如，当前图像帧的总分层数为4，编码端编码该当前图像帧得到4层对应的码流，但是传输过程中解码端只接收到当前图像帧的前3层对应的码流。此时编码端在编码下一帧时，用当前图像的第4层的重建图像作为参考图像，而在解码端没有接收到第4层对应的码流，因此解码端无法以当前图像的第4层的重建图像作为参考图像去解码下一帧，导致下一帧无法正常解码。因此本申请中，编码端先获取信道反馈信息，基于该信道反馈信息确定解码端接收到的图像帧的信息，例如，信道反馈信息包括解码端接收到的图像帧的帧号和层号，再基于此确定下一帧的参考帧，从而避免出现上述示例中的情况，确保编码端和解码端所使用的参考图像一致。
本申请中，可以预先设定视频中的图像帧在进行可分级编码时的最大分层数Lmax，例如Lmax＝6，该最大分层数可以是一个门限，即各个图像帧分层时最多不超过该层数，但实际编码中可能不同的图像帧会得到不同的总分层数，第一图像帧的总分层数用L1表示，L1可以小于或等于前述最大分层数Lmax。第一图像帧被分成L1层后，可以有其中的N1个分层作为后续图像帧的参考图像，1≤N1＜L1，该N1个分层的层号组成第一图像帧的第一参考层号集合，亦即第一图像帧对应第一参考层号集合，只有层号在第一参考层号集合中的分层的重建图像才能作为后续图像帧的参考图像。视频中的其它图像帧同理，此处不再赘述。
在确定当前图像的参考帧号和参考层号后，可以从解码图像缓冲区(decodedpicture buffer，DPB)提取与参考帧号和参考层号对应的重建图像作为当前图像的参考图像，从而基于该参考图像对当前图像进行可分级编码以得到码流。
本申请，通过基于信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，再基于参考帧号和预先设定的参考层号集合确定当前图像的参考层号，该参考层号集合包括了参考帧号对应的图像帧的N个分层的层号，进而基于参考帧号和参考层号获取当前图像的参考图像，这样得到的参考图像充分考虑到了信道的变化情况，确保编码端和解码端所采用的参考图像一致，提高编码效率，避免花屏的情况。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述参考帧号和所述参考层号对所述当前图像进行视频编码以得到码流，包括：从解码图像缓冲区DPB中获取与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像，所述DPB中针对所述第一图像帧仅存有所述N1个分层的重建图像；将获取的与所述参考帧号和所述参考层号对应的所述重建图像作为参考图像，根据所述参考图像对所述当前图像进行所述视频编码以得到所述码流。
由于DPB中针对第一图像帧仅存有其N1个分层的重建图像，而不是存储第一图像帧的所有L1个分层的重建图像，这样可以节省DPB的存储空间，并且提高编码效率。
在一种可能的实现方式中，当只有一个解码端时，所述根据信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，包括：获取多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述解码端接收到的图像帧的帧号；将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中最接近所述当前图像的帧号者确定为所述当前图像的参考帧号。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述信道反馈信息和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号，包括：将指示所述参考帧号的信道反馈信息所指示的最高层号确定为目标层号；当所述第一参考层号集合中包括所述目标层号时，将所述目标层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，将所述第一参考层号集合中小于且最接近所述目标层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，当有多个解码端时，所述根据信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，包括：获取多组信道反馈信息，所述多组信道反馈信息和所述多个解码端对应，每组信道反馈信息包括多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示对应的解码端接收到的图像帧的帧号；根据所述多组信道反馈信息确定一个或多个共有帧号，所述共有帧号是指每组信道反馈信息中都有至少一个信道反馈信息指示了的帧号；根据所述一个或多个共有帧号确定所述当前图像的所述参考帧号。
本申请中，可以将指示所述共有帧号的信道反馈信息所指示的最高层号确定为目标层号；当所述第一参考层号集合中包括所述目标层号时，将所述目标层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，将所述第一参考层号集合中小于且最接近所述目标层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
根据信道反馈信息确定的参考帧号，既可以符合信道状况，又可以将最接近当前图像的已接收图像帧确定为参考帧，可以提高编码效率。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述信道反馈信息和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号，包括：获取所述多组信道反馈信息的各组中指示所述参考帧号的信道反馈信息所指示的最高层号；将多个所述最高层号中的最小者确定为目标层号；根据所述目标层号和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，所述信道反馈信息来自对应的解码端和/或传输链路上的网络设备。
在一种可能的实现方式中，所述信道反馈信息基于已发送的码流生成。
在一种可能的实现方式中，所述根据信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，包括：获取多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述解码端接收到的图像帧的帧号；将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中最接近所述当前图像的帧号者确定为目标帧号；当指示所述目标帧号的信道反馈信息所指示的最高层号大于或等于第二参考层号集合中的最高层号时，将所述目标帧号确定为所述参考帧号，所述第二参考层号集合是与所述目标帧号对应的第二图像帧的参考层号集合。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：当指示所述目标帧号的信道反馈信息所指示的最高层号小于所述第二参考层号集合中的最高层号时，将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中的指定帧号确定为所述当前图像的参考帧号。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，若所述第一参考层号集合中不包括小于所述目标层号的层号，则将所述当前图像的前一帧的参考帧号确定为所述当前图像的参考帧号，将所述前一帧的参考层号确定为所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，所述码流还包括所述第一参考层号集合。
在一种可能的实现方式中，所述码流还包括所述参考帧号。
在一种可能的实现方式中，所述码流还包括所述参考帧号和所述参考层号。
在一种可能的实现方式中，当所述当前图像为图像分片时，所述信道反馈信息包括所述解码端接收到的图像帧的图像分片号和所述图像分片号对应的层号；所述根据所述信道反馈信息和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号，包括：若所述当前图像的图像分片号和所述解码端接收到的图像帧的图像分片号相同，将所述解码端接收到的图像帧的所述图像分片号对应的层号确定为目标层号；当所述第一参考层号集合中包括所述目标层号时，将所述目标层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，将所述第一参考层号集合中小于且最接近所述目标层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
一帧图像可以分为多个图像分片(Slice)进行编码和发送，因此当当前图像为图像分片时，除了解码端接收到的图像帧的帧号外，信道反馈信息还包括解码端接收到的图像帧的图像分片号和该图像分片号对应的层号。这样编码端可以先采用上述方法确定当前图像的参考帧号，然后根据当前图像的图像分片号和第一参考层号集合确定当前图像的参考层号，即指示参考帧号的信道反馈信息所指示的多个图像分片号中找到与当前图像的图像分片号相同者，然后将该相同的图像分片号对应的层号确定为目标层号，基于目标层号从第一参考层号集合中确定出当前图像的参考层号。例如，当前图像的参考帧号为1，指示帧号1的信道反馈信息所指示的多个图像分片号包括1、2、3和4，图像分片号1对应的层号3，图像分片号2对应的层号4，图像分片号3对应的层号5，图像分片号4对应的层号6，第一参考层号集合Rx＝{1,3,5}。当前图像的图像分片号为1，那么当前图像的参考层号是根据前述图像分片号1对应的层号3和第一参考层号集合得到的，其参考层号为3。或者，当前图像的图像分片号为2，那么当前图像的参考层号是根据前述图像分片号2对应的层号4和第一参考层号集合得到的，其参考层号为3。或者，当前图像的图像分片号为3，那么当前图像的参考层号是根据前述图像分片号3对应的层号5和第一参考层号集合得到的，其参考层号为5。或者，当前图像的图像分片号为4，那么当前图像的参考层号是根据前述图像分片号4对应的层号6和第一参考层号集合得到的，其参考层号为5。
第二方面，本申请提供一种图像解码方法，包括：获取码流；解析所述码流以获取当前图像的参考帧号；获取与所述参考帧号对应的第三图像帧的第三参考层号集合，所述第三参考层号集合包括N2个分层的层号，1≤N2＜L2，L2表示所述第三图像帧的总分层数；根据所述第三参考层号集合确定所述当前图像的参考层号；根据所述参考帧号和所述参考层号进行视频解码以得到所述当前图像的重建图像。
本申请中，解码端可以在解析到开始接收下一帧的码流时(基于码流中的帧号判断)发送信道反馈信息，其中携带前一帧的帧号和前一帧接收到的最高层号；或者，还可以在解析到当前图像接收完时(基于码流中的当前图像的最高层号判断)发送信道反馈信息，其中携带当前图像的帧号和当前图像接收到的最高层号。解码端在前述两种情况下发送信道反馈信息，可以保证编码端获取到的任意一帧接收到的最高层与解码端实际接收到的同一帧的最高层一致，从而避免在编码端也会出现的编解码由于采用不同的参考图像而出现错误的问题。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述参考帧号和所述参考层号进行视频解码以得到所述当前图像的重建图像，包括：从解码图像缓冲区DPB中获取与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像；将获取的所述与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像作为参考图像，根据所述参考图像进行所述视频解码以得到所述当前图像的重建图像。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：将所述当前图像的N3个分层的重建图像存入DPB中，所述当前图像的第四参考层号集合包括M个分层的层号，所述M个分层包括所述N3个分层，1≤M＜L3，L3表示所述当前图像的总分层数；或者，将所述N3个分层中的最高层的重建图像存入所述DPB中。
当前图像的第四参考层号集合可以通过解析码流得到，但是解码端在解码时，可能针对当前图像得到的最高层的层号L4小于当前图像的总层数L3，因此在向DPB中存入当前图像的重建图像时，如果L4大于或等于上述M个分层中的最高层号，则N3＝M；而如果L4小于上述M个分层的最高层号，则N3＜M。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：将所述当前图像的第L4层的重建图像送显，L4表示所述当前图像解码得到的最高层的层号。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述第三参考层号集合确定所述当前图像的参考层号，包括：确定解码得到的所述第三图像帧的多个重建图像分别对应的层号中的最高层号；当所述第三参考层号集合中包括所述最高层号时，将所述最高层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，当所述参考层号集合中不包括所述最高层号时，将所述第三参考层号集合中小于且最接近所述最高层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：当所述第三参考层号集合中不包括所述最高层号时，若所述第三参考层号集合中不包括小于所述最高层号的层号，则将所述当前图像的前一帧的参考帧号确定为所述当前图像的参考帧号，将所述前一帧的参考层号确定为所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：确定接收到的图像帧的帧号和层号；向编码端发送信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述接收到的图像帧的所述帧号和所述层号。
在一种可能的实现方式中，所述向编码端发送信道反馈信息，包括：当根据所述码流中的帧号确定开始解析第二帧时，向所述编码端发送所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示第一帧的帧号和接收到的所述第一帧的最高层的层号，所述第一帧是所述第二帧的前一帧；或者，当根据接收到的图像帧的层号确定所述第一帧已接收完时，向所述编码端发送所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述第一帧的帧号和接收到的所述第一帧的最高层的层号。
在一种可能的实现方式中，当所述当前图像为图像分片时，所述方法还包括：确定接收到的图像帧的图像分片号；相应的，所述信道反馈信息还用于指示所述图像分片号。
一帧图像分为多个图像分片(Slice)进行编码和发送，当当前图像为图像分片时，解码端在确定接收到的帧号和层号的同时，还可以确定接收到的图像分片号，进而在信道反馈信息中携带上接收到的图像分片的帧号、图像分片号以及图像分片号对应的层号。上述按图像处理的过程可以按照图像分片进行同样处理。
第三方面，本申请提供一种图像编码装置，包括：帧间预测模块，用于根据信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，所述信道反馈信息用于指示解码端接收到的图像帧的信息；获取与所述参考帧号对应的第一图像帧的第一参考层号集合，所述第一参考层号集合包括N1个分层的层号，1≤N1＜L1，L1表示所述第一图像帧的总分层数；根据所述信道反馈信息和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号；编码模块，用于根据所述参考帧号和所述参考层号对所述当前图像进行视频编码以得到码流。
在一种可能的实现方式中，所述编码模块，具体用于从解码图像缓冲区DPB中获取与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像，所述DPB中针对所述第一图像帧仅存有所述N1个分层的重建图像；将获取的所述与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像作为参考图像，根据所述参考图像对所述当前图像进行所述视频编码以得到所述码流。
在一种可能的实现方式中，当只有一个解码端时，所述帧间预测模块，具体用于获取多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述解码端接收到的图像帧的帧号；将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中最接近所述当前图像的帧号者确定为所述当前图像的参考帧号。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块，具体用于将指示所述参考帧号的信道反馈信息所指示的最高层号确定为目标层号；当所述第一参考层号集合中包括所述目标层号时，将所述目标层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，将所述第一参考层号集合中小于且最接近所述目标层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，当有多个解码端时，所述帧间预测模块，具体用于获取多组信道反馈信息，所述多组信道反馈信息和所述多个解码端对应，每组信道反馈信息包括多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示对应的解码端接收到的图像帧的帧号；根据所述多组信道反馈信息确定一个或多个共有帧号，所述共有帧号是指每组信道反馈信息中都有至少一个信道反馈信息指示了的帧号；根据所述一个或多个共有帧号确定所述当前图像的所述参考帧号。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块，具体用于获取所述多组信道反馈信息的各组中指示所述参考帧号的信道反馈信息所指示的最高层号；将多个所述最高层号中的最小者确定为目标层号；根据所述目标层号和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，所述信道反馈信息来自对应的解码端和/或传输链路上的网络设备。
在一种可能的实现方式中，所述信道反馈信息基于已发送的码流生成。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块，具体用于获取多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述解码端接收到的图像帧的帧号；将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中最接近所述当前图像的帧号者确定为目标帧号；当指示所述目标帧号的信道反馈信息所指示的最高层号大于或等于第二参考层号集合中的最高层号时，将所述目标帧号确定为所述参考帧号，所述第二参考层号集合是与所述目标帧号对应的第二图像帧的参考层号集合。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块，还用于当指示所述目标帧号的信道反馈信息所指示的最高层号小于所述第二参考层号集合中的最高层号时，将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中的指定帧号确定为所述当前图像的参考帧号。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块，还用于当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，若所述第一参考层号集合中不包括小于所述目标层号的层号，则将所述当前图像的前一帧的参考帧号确定为所述当前图像的参考帧号，将所述前一帧的参考层号确定为所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，所述码流还包括所述第一参考层号集合。
在一种可能的实现方式中，所述码流还包括所述参考帧号。
在一种可能的实现方式中，所述码流还包括所述参考帧号和所述参考层号。
在一种可能的实现方式中，当所述当前图像为图像分片时，所述帧间预测模块，具体用于确定所述当前图像的图像分片号和所述解码端接收到的图像帧的图像分片号相同，将所述解码端接收到的图像帧的所述图像分片号对应的层号确定为目标层号；当所述第一参考层号集合中包括所述目标层号时，将所述目标层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，将所述第一参考层号集合中小于且最接近所述目标层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
第四方面，本申请提供一种图像解码装置，包括：获取模块，用于获取码流；帧间预测模块，用于解析所述码流以获取当前图像的参考帧号；获取与所述参考帧号对应的第三图像帧的第三参考层号集合，所述第三参考层号集合包括N2个分层的层号，1≤N2＜L2，L2表示所述第三图像帧的总分层数；根据所述第三参考层号集合确定所述当前图像的参考层号；解码模块，用于根据所述参考帧号和所述参考层号进行视频解码以得到所述当前图像的重建图像。
在一种可能的实现方式中，所述解码模块，具体用于从解码图像缓冲区DPB中获取与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像；将获取的所述与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像作为参考图像，根据所述参考图像进行所述视频解码以得到所述当前图像的重建图像。
在一种可能的实现方式中，所述解码模块，还用于将所述当前图像的N3个分层的重建图像存入DPB中，所述当前图像的第四参考层号集合包括M个分层的层号，所述M个分层包括所述N3个分层，1≤M＜L3，L3表示所述当前图像的总分层数；或者，将所述N3个分层中的最高层的重建图像存入所述DPB中。
在一种可能的实现方式中，还包括：显示模块，用于将所述当前图像的第L4层的重建图像送显，L4表示所述当前图像解码得到的最高层的层号。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块，具体用于确定解码得到的所述第三图像帧的多个重建图像分别对应的层号中的最高层号；当所述第三参考层号集合中包括所述最高层号时，将所述最高层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，当所述参考层号集合中不包括所述最高层号时，将所述第三参考层号集合中小于且最接近所述最高层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块，还用于当所述第三参考层号集合中不包括所述最高层号时，若所述第三参考层号集合中不包括小于所述最高层号的层号，则将所述当前图像的前一帧的参考帧号确定为所述当前图像的参考帧号，将所述前一帧的参考层号确定为所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，还包括：发送模块，用于确定接收到的图像帧的帧号和层号；向编码端发送信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述接收到的图像帧的所述帧号和所述层号。
在一种可能的实现方式中，所述发送模块，具体用于当根据所述码流中的帧号确定开始解析第二帧时，向所述编码端发送所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示第一帧的帧号和接收到的所述第一帧的最高层的层号，所述第一帧是所述第二帧的前一帧；或者，当根据接收到的图像帧的层号确定所述第一帧已接收完时，向所述编码端发送所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述第一帧的帧号和接收到的所述第一帧的最高层的层号。
在一种可能的实现方式中，当所述当前图像为图像分片时，所述发送模块，还用于确定接收到的图像帧的图像分片号；相应的，所述信道反馈信息还用于指示所述图像分片号。
第五方面，本申请提供一种编码器，包括：一个或多个处理器；非瞬时性计算机可读存储介质，耦合到所述处理器并存储由所述处理器执行的程序，其中所述程序在由所述处理器执行时，使得所述编码器执行根据第一方面任一项所述的方法。
第六方面，本申请提供一种解码器，包括：一个或多个处理器；
非瞬时性计算机可读存储介质，耦合到所述处理器并存储由所述处理器执行的程序，其中所述程序在由所述处理器执行时，使得所述解码器执行根据第二方面任一项所述的方法。
第七方面，本申请提供一种非瞬时性计算机可读存储介质，包括程序代码，当其由计算机设备执行时，用于执行根据第一或二方面任一项所述的方法。
第八方面，本申请提供一种非瞬时性存储介质，包括根据第一或二方面任一项所述的方法编码的比特流。
第九方面，本申请提供一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面或第二方面任一项所述的方法。
附图说明
图1A为本申请实施例的译码系统10的示例性框图；
图1B为本申请实施例的视频译码系统40的示例性框图；
图2为本申请实施例的视频编码器20的示例性框图；
图3为本申请实施例的视频解码器30的示例性框图；
图4为本申请实施例的视频译码设备400的示例性框图；
图5为本申请可分级视频编码的一个示例性的层级示意图；
图6为本申请增强层的编码方法的一个示例性的流程图；
图7为本申请图像编码方法的一个示例性的流程图；
图8为本申请图像解码方法的一个示例性的流程图；
图9为本申请实施例的编码装置900的结构示意图；
图10为本申请实施例的解码装置1000的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于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：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，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和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
视频编码通常是指处理形成视频或视频序列的图像序列。在视频编码领域，术语“图像(picture)”、“帧(frame)”或“图片(image)”可以用作同义词。视频编码(或通常称为编码)包括视频编码和视频解码两部分。视频编码在源侧执行，通常包括处理(例如，压缩)原始视频图像以减少表示该视频图像所需的数据量(从而更高效存储和/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，以重建视频图像。实施例涉及的视频图像(或通常称为图像)的“编码”应理解为视频图像或视频序列的“编码”或“解码”。编码部分和解码部分也合称为编解码(编码和解码，CODEC)。
在无损视频编码情况下，可以重建原始视频图像，即重建的视频图像与原始视频图像具有相同的质量(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，通过量化等执行进一步压缩，来减少表示视频图像所需的数据量，而解码器侧无法完全重建视频图像，即重建的视频图像的质量比原始视频图像的质量较低或较差。
几个视频编码标准属于“有损混合型视频编解码”(即，将像素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)。视频序列中的每个图像通常分割成不重叠的块集合，通常在块级上进行编码。换句话说，编码器通常在块(视频块)级处理即编码视频，例如，通过空间(帧内)预测和时间(帧间)预测来产生预测块；从当前块(当前处理/待处理的块)中减去预测块，得到残差块；在变换域中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编码或压缩的块，以重建用于表示的当前块。另外，编码器需要重复解码器的处理步骤，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/或重建像素，用于处理，即编码后续块。
在以下译码系统10的实施例中，编码器20和解码器30根据图1A至图3进行描述。
图1A为本申请实施例的译码系统10的示例性框图，例如可以利用本申请技术的视频译码系统10(或简称为译码系统10)。视频译码系统10中的视频编码器20(或简称为编码器20)和视频解码器30(或简称为解码器30)代表可用于根据本申请中描述的各种示例执行各技术的设备等。
如图1A所示，译码系统10包括源设备12，源设备12用于将编码图像等编码图像数据21提供给用于对编码图像数据21进行解码的目的设备14。
源设备12包括编码器20，另外即可选地，可包括图像源16、图像预处理器等预处理器(或预处理单元)18、通信接口(或通信单元)22。
图像源16可包括或可以为任意类型的用于捕获现实世界图像等的图像捕获设备，和/或任意类型的图像生成设备，例如用于生成计算机动画图像的计算机图形处理器或任意类型的用于获取和/或提供现实世界图像、计算机生成图像(例如，屏幕内容、虚拟现实(virtualreality，VR)图像和/或其任意组合(例如增强现实(augmented reality，AR)图像)的设备。所述图像源可以为存储上述图像中的任意图像的任意类型的内存或存储器。
为了区分预处理器(或预处理单元)18执行的处理，图像(或图像数据)17也可称为原始图像(或原始图像数据)17。
预处理器18用于接收原始图像数据17，并对原始图像数据17进行预处理，得到预处理图像(或预处理图像数据)19。例如，预处理器18执行的预处理可包括修剪、颜色格式转换(例如从RGB转换为YCbCr)、调色或去噪。可以理解的是，预处理单元18可以为可选组件。
视频编码器(或编码器)20用于接收预处理图像数据19并提供编码图像数据21(下面将根据图2等进一步描述)。
源设备12中的通信接口22可用于：接收编码图像数据21并通过通信信道13向目的设备14等另一设备或任何其它设备发送编码图像数据21(或其它任意处理后的版本)，以便存储或直接重建。
目的设备14包括解码器30，另外即可选地，可包括通信接口(或通信单元)28、后处理器(或后处理单元)32和显示设备34。
目的设备14中的通信接口28用于直接从源设备12或从存储设备等任意其它源设备接收编码图像数据21(或其它任意处理后的版本)，例如，存储设备为编码图像数据存储设备，并将编码图像数据21提供给解码器30。
通信接口22和通信接口28可用于通过源设备12与目的设备14之间的直连通信链路，例如直接有线或无线连接等，或者通过任意类型的网络，例如有线网络、无线网络或其任意组合、任意类型的私网和公网或其任意类型的组合，发送或接收编码图像数据(或编码数据)21。
例如，通信接口22可用于将编码图像数据21封装为报文等合适的格式，和/或使用任意类型的传输编码或处理来处理所述编码后的图像数据，以便在通信链路或通信网络上进行传输。
通信接口28与通信接口22对应，例如，可用于接收传输数据，并使用任意类型的对应传输解码或处理和/或解封装对传输数据进行处理，得到编码图像数据21。
通信接口22和通信接口28均可配置为如图1A中从源设备12指向目的设备14的对应通信信道13的箭头所指示的单向通信接口，或双向通信接口，并且可用于发送和接收消息等，以建立连接，确认并交换与通信链路和/或例如编码后的图像数据传输等数据传输相关的任何其它信息，等等。
视频解码器(或解码器)30用于接收编码图像数据21并提供解码图像数据(或解码图像数据)31(下面将根据图3等进一步描述)。
后处理器32用于对解码后的图像等解码图像数据31(也称为重建后的图像数据)进行后处理，得到后处理后的图像等后处理图像数据33。后处理单元32执行的后处理可以包括例如颜色格式转换(例如从YCbCr转换为RGB)、调色、修剪或重采样，或者用于产生供显示设备34等显示的解码图像数据31等任何其它处理。
显示设备34用于接收后处理图像数据33，以向用户或观看者等显示图像。显示设备34可以为或包括任意类型的用于表示重建后图像的显示器，例如，集成或外部显示屏或显示器。例如，显示屏可包括液晶显示器(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、微型LED显示器、硅基液晶显示器(liquid crystal on silicon，LCoS)、数字光处理器(digital lightprocessor，DLP)或任意类型的其它显示屏。
尽管图1A示出了源设备12和目的设备14作为独立的设备，但设备实施例也可以同时包括源设备12和目的设备14或同时包括源设备12和目的设备14的功能，即同时包括源设备12或对应功能和目的设备14或对应功能。在这些实施例中，源设备12或对应功能和目的设备14或对应功能可以使用相同硬件和/或软件或通过单独的硬件和/或软件或其任意组合来实现。
根据描述，图1A所示的源设备12和/或目的设备14中的不同单元或功能的存在和(准确)划分可能根据实际设备和应用而有所不同，这对技术人员来说是显而易见的。
编码器20(例如视频编码器20)或解码器30(例如视频解码器30)或两者都可通过如图1B所示的处理电路实现，例如一个或多个微处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor，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、视频编码专用处理器或其任意组合。编码器20可以通过处理电路46实现，以包含参照图2编码器20论述的各种模块和/或本文描述的任何其它编码器系统或子系统。解码器30可以通过处理电路46实现，以包含参照图3解码器30论述的各种模块和/或本文描述的任何其它解码器系统或子系统。所述处理电路46可用于执行下文论述的各种操作。如图5所示，如果部分技术在软件中实施，则设备可以将软件的指令存储在合适的计算机可读存储介质中，并且使用一个或多个处理器在硬件中执行指令，从而执行本发明技术。视频编码器20和视频解码器30中的其中一个可作为组合编解码器(encoder/decoder，CODEC)的一部分集成在单个设备中，如图1B所示。
源设备12和目的设备14可包括各种设备中的任一种，包括任意类型的手持设备或固定设备，例如，笔记本电脑或膝上型电脑、手机、智能手机、平板或平板电脑、相机、台式计算机、机顶盒、电视机、显示设备、数字媒体播放器、视频游戏控制台、视频流设备(例如，内容业务服务器或内容分发服务器)、广播接收设备、广播发射设备，等等，并可以不使用或使用任意类型的操作系统。在一些情况下，源设备12和目的设备14可配备用于无线通信的组件。因此，源设备12和目的设备14可以是无线通信设备。
在一些情况下，图1A所示的视频译码系统10仅仅是示例性的，本申请提供的技术可适用于视频编码设置(例如，视频编码或视频解码)，这些设置不一定包括编码设备与解码设备之间的任何数据通信。在其它示例中，数据从本地存储器中检索，通过网络发送，等等。视频编码设备可以对数据进行编码并将数据存储到存储器中，和/或视频解码设备可以从存储器中检索数据并对数据进行解码。在一些示例中，编码和解码由相互不通信而只是编码数据到存储器和/或从存储器中检索并解码数据的设备来执行。
图1B为本申请实施例的视频译码系统40的示例性框图，如图1B所示，视频译码系统40可以包含成像设备41、视频编码器20、视频解码器30(和/或藉由处理电路46实施的视频编/解码器)、天线42、一个或多个处理器43、一个或多个内存存储器44和/或显示设备45。
如图1B所示，成像设备41、天线42、处理电路46、视频编码器20、视频解码器30、处理器43、内存存储器44和/或显示设备45能够互相通信。在不同实例中，视频译码系统40可以只包含视频编码器20或只包含视频解码器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。处理电路46可以包含专用集成电路(application-specific integrated circuit，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 integrated circuit，ASIC)逻辑、图形处理器、通用处理器等。另外，内存存储器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(static random access memory，SRAM)、动态随机存储器(dynamic random accessmemory，DRAM)等)或非易失性存储器(例如，闪存等)等。在非限制性实例中，内存存储器44可以由超速缓存内存实施。在其它实例中，处理电路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视频编码器20可以包含(例如，通过处理电路46或内存存储器44实施的)图像缓冲器和(例如，通过处理电路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处理电路46实施的视频编码器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，视频解码器30可以以类似方式通过处理电路46实施，以实施参照图3的视频解码器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，逻辑电路实施的视频解码器30可以包含(通过处理电路46或内存存储器44实施的)图像缓冲器和(例如，通过处理电路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处理电路46实施的视频解码器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视频解码器30。显示设备45用于呈现视频帧。
应理解，本申请实施例中对于参考视频编码器20所描述的实例，视频解码器30可以用于执行相反过程。关于信令语法元素，视频解码器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，视频编码器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，视频解码器30可以解析这种语法元素，并相应地解码相关视频数据。
为便于描述，参考通用视频编码(versatile video coding，VVC)参考软件或由ITU-T视频编码专家组(video coding experts group，VCEG)和ISO/IEC运动图像专家组(motion picture experts group，MPEG)的视频编码联合工作组(joint collaborationteam on video coding，JCT-VC)开发的高性能视频编码(high-efficiency videocoding，HEVC)描述本发明实施例。本领域普通技术人员理解本发明实施例不限于HEVC或VVC。
编码器和编码方法
图2为本申请实施例的视频编码器20的示例性框图。如图2所示，视频编码器20包括输入端(或输入接口)201、残差计算单元204、变换处理单元206、量化单元208、反量化单元210、逆变换处理单元212、重建单元214、环路滤波器220、解码图像缓冲器(decodedpicture buffer，DPB)230、模式选择单元260、熵编码单元270和输出端(或输出接口)272。模式选择单元260可包括帧间预测单元244、帧内预测单元254和分割单元262。帧间预测单元244可包括运动估计单元和运动补偿单元(未示出)。图2所示的视频编码器20也可称为混合型视频编码器或基于混合型视频编解码器的视频编码器。
残差计算单元204、变换处理单元206、量化单元208和模式选择单元260组成编码器20的前向信号路径，而反量化单元210、逆变换处理单元212、重建单元214、缓冲器216、环路滤波器220、解码图像缓冲器(decoded picture buffer，DPB)230、帧间预测单元244和帧内预测单元254组成编码器的后向信号路径，其中编码器20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)。反量化单元210、逆变换处理单元212、重建单元214、环路滤波器220、解码图像缓冲器230、帧间预测单元244和帧内预测单元254还组成视频编码器20的“内置解码器”。
图像和图像分割(图像和块)
编码器20可用于通过输入端201等接收图像(或图像数据)17，例如，形成视频或视频序列的图像序列中的图像。接收的图像或图像数据也可以是预处理后的图像(或预处理后的图像数据)19。为简单起见，以下描述使用图像17。图像17也可称为当前图像或待编码的图像(尤其是在视频编码中将当前图像与其它图像区分开时，其它图像例如同一视频序列，即也包括当前图像的视频序列，中的之前编码后图像和/或解码后图像)。
(数字)图像为或可以视为具有强度值的像素点组成的二维阵列或矩阵。阵列中的像素点也可以称为像素(pixel或pel)(图像元素的简称)。阵列或图像在水平方向和垂直方向(或轴线)上的像素点数量决定了图像的大小和/或分辨率。为了表示颜色，通常采用三个颜色分量，即图像可以表示为或包括三个像素点阵列。在RBG格式或颜色空间中，图像包括对应的红色、绿色和蓝色像素点阵列。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YCbCr，包括Y指示的亮度分量(有时也用L表示)以及Cb、Cr表示的两个色度分量。亮度(luma)分量Y表示亮度或灰度水平强度(例如，在灰度等级图像中两者相同)，而两个色度(chrominance，简写为chroma)分量Cb和Cr表示色度或颜色信息分量。相应地，YCbCr格式的图像包括亮度像素点值(Y)的亮度像素点阵列和色度值(Cb和Cr)的两个色度像素点阵列。RGB格式的图像可以转换或变换为YCbCr格式，反之亦然，该过程也称为颜色变换或转换。如果图像是黑白的，则该图像可以只包括亮度像素点阵列。相应地，图像可以为例如单色格式的亮度像素点阵列或4:2:0、4:2:2和4:4:4彩色格式的亮度像素点阵列和两个相应的色度像素点阵列。
在一个实施例中，视频编码器20的实施例可包括图像分割单元(图2中未示出)，用于将图像17分割成多个(通常不重叠)图像块203。这些块在H.265/HEVC和VVC标准中也可以称为根块、宏块(H.264/AVC)或编码树块(Coding Tree Block，CTB)，或编码树单元(CodingTree Unit，CTU)。分割单元可用于对视频序列中的所有图像使用相同的块大小和使用限定块大小的对应网格，或在图像或图像子集或图像组之间改变块大小，并将每个图像分割成对应块。
在其它实施例中，视频编码器可用于直接接收图像17的块203，例如，组成所述图像17的一个、几个或所有块。图像块203也可以称为当前图像块或待编码图像块。
与图像17一样，图像块203同样是或可认为是具有强度值(像素点值)的像素点组成的二维阵列或矩阵，但是图像块203的比图像17的小。换句话说，块203可包括一个像素点阵列(例如，单色图像17情况下的亮度阵列或彩色图像情况下的亮度阵列或色度阵列)或三个像素点阵列(例如，彩色图像17情况下的一个亮度阵列和两个色度阵列)或根据所采用的颜色格式的任何其它数量和/或类型的阵列。块203的水平方向和垂直方向(或轴线)上的像素点数量限定了块203的大小。相应地，块可以为M×N(M列×N行)个像素点阵列，或M×N个变换系数阵列等。
在一个实施例中，图2所示的视频编码器20用于逐块对图像17进行编码，例如，对每个块203执行编码和预测。
在一个实施例中，图2所示的视频编码器20还可以用于使用片(也称为视频片)分割和/或编码图像，其中图像可以使用一个或多个片(通常为不重叠的)进行分割或编码。每个片可包括一个或多个块(例如，编码树单元CTU)或一个或多个块组(例如H.265/HEVC/VVC标准中的编码区块(tile)和VVC标准中的砖(brick)。
在一个实施例中，图2所示的视频编码器20还可以用于使用片/编码区块组(也称为视频编码区块组)和/或编码区块(也称为视频编码区块)对图像进行分割和/或编码，其中图像可以使用一个或多个片/编码区块组(通常为不重叠的)进行分割或编码，每个片/编码区块组可包括一个或多个块(例如CTU)或一个或多个编码区块等，其中每个编码区块可以为矩形等形状，可包括一个或多个完整或部分块(例如CTU)。
残差计算
残差计算单元204用于通过如下方式根据图像块203和预测块265来计算残差块205(后续详细介绍了预测块265)：例如，逐个像素点(逐个像素)从图像块203的像素点值中减去预测块265的像素点值，得到像素域中的残差块205。
变换
变换处理单元206用于对残差块205的像素点值执行离散余弦变换(discretecosine transform，DCT)或离散正弦变换(discrete sine transform，DST)等，得到变换域中的变换系数207。变换系数207也可称为变换残差系数，表示变换域中的残差块205。
变换处理单元206可用于应用DCT/DST的整数化近似，例如为H.265/HEVC指定的变换。与正交DCT变换相比，这种整数化近似通常由某一因子按比例缩放。为了维持经过正变换和逆变换处理的残差块的范数，使用其它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根据某些约束条件来选择的，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、准确性与实施成本之间的权衡等。例如，在编码器20侧通过逆变换处理单元212为逆变换(以及在解码器30侧通过例如逆变换处理单元312为对应逆变换)指定具体的比例缩放因子，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。
在一个实施例中，视频编码器20(对应地，变换处理单元206)可用于输出一种或多种变换的类型等变换参数，例如，直接输出或由熵编码单元270进行编码或压缩后输出，例如使得视频解码器30可接收并使用变换参数进行解码。
量化
量化单元208用于通过例如标量量化或矢量量化对变换系数207进行量化，得到量化变换系数209。量化变换系数209也可称为量化残差系数209。
量化过程可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(quantizationparameter，QP)修改量化程度。例如，对于标量量化，可以应用不同程度的比例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。可通过量化参数(quantization parameter，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，较小的量化参数可对应精细量化(较小量化步长)，较大的量化参数可对应粗糙量化(较大量化步长)，反之亦然。量化可包括除以量化步长，而反量化单元210等执行的对应或逆解量化可包括乘以量化步长。根据例如HEVC一些标准的实施例可用于使用量化参数来确定量化步长。一般而言，可以根据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。可以引入其它比例缩放因子来进行量化和解量化，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比例而修改的残差块的范数。在一种示例性实现方式中，可以合并逆变换和解量化的比例。或者，可以使用自定义量化表并在比特流中等将其从编码器向解码器指示。量化是有损操作，其中量化步长越大，损耗越大。
在一个实施例中，视频编码器20(对应地，量化单元208)可用于输出量化参数(quantization parameter，QP)，例如，直接输出或由熵编码单元270进行编码或压缩后输出，例如使得视频解码器30可接收并使用量化参数进行解码。
反量化
反量化单元210用于对量化系数执行量化单元208的反量化，得到解量化系数211，例如，根据或使用与量化单元208相同的量化步长执行与量化单元208所执行的量化方案的反量化方案。解量化系数211也可称为解量化残差系数211，对应于变换系数207，但是由于量化造成损耗，反量化系数211通常与变换系数不完全相同。
逆变换
逆变换处理单元212用于执行变换处理单元206执行的变换的逆变换，例如，逆离散余弦变换(discrete cosine transform，DCT)或逆离散正弦变换(discrete sinetransform，DST)，以在像素域中得到重建残差块213(或对应的解量化系数213)。重建残差块213也可称为变换块213。
重建
重建单元214(例如，求和器214)用于将变换块213(即重建残差块213)添加到预测块265，以在像素域中得到重建块215，例如，将重建残差块213的像素点值和预测块265的像素点值相加。
滤波
环路滤波器单元220(或简称“环路滤波器”220)用于对重建块215进行滤波，得到滤波块221，或通常用于对重建像素点进行滤波以得到滤波像素点值。例如，环路滤波器单元用于顺利进行像素转变或提高视频质量。环路滤波器单元220可包括一个或多个环路滤波器，例如去块滤波器、像素点自适应偏移(sample-adaptive offset，SAO)滤波器或一个或多个其它滤波器，例如自适应环路滤波器(adaptive loop filter，ALF)、噪声抑制滤波器(noise suppression filter，NSF)或任意组合。例如，环路滤波器单元220可以包括去块滤波器、SAO滤波器和ALF滤波器。滤波过程的顺序可以是去块滤波器、SAO滤波器和ALF滤波器。再例如，增加一个称为具有色度缩放的亮度映射(luma mapping with chromascaling，LMCS)(即自适应环内整形器)的过程。该过程在去块之前执行。再例如，去块滤波过程也可以应用于内部子块边缘，例如仿射子块边缘、ATMVP子块边缘、子块变换(sub-block transform，SBT)边缘和内子部分(intra sub-partition，ISP)边缘。尽管环路滤波器单元220在图2中示为环路滤波器，但在其它配置中，环路滤波器单元220可以实现为环后滤波器。滤波块221也可称为滤波重建块221。
在一个实施例中，视频编码器20(对应地，环路滤波器单元220)可用于输出环路滤波器参数(例如SAO滤波参数、ALF滤波参数或LMCS参数)，例如，直接输出或由熵编码单元270进行熵编码后输出，例如使得解码器30可接收并使用相同或不同的环路滤波器参数进行解码。
解码图像缓冲器
解码图像缓冲器(decoded picture buffer，DPB)230可以是存储参考图像数据以供视频编码器20在编码视频数据时使用的参考图像存储器。DPB 230可以由多种存储器设备中的任一种形成，例如动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)，包括同步DRAM(synchronous DRAM，SDRAM)、磁阻RAM(magnetoresistive RAM，MRAM)、电阻RAM(resistive RAM，RRAM)或其它类型的存储设备。解码图像缓冲器230可用于存储一个或多个滤波块221。解码图像缓冲器230还可用于存储同一当前图像或例如之前的重建块等不同图像的其它之前的滤波块，例如之前重建和滤波的块221，并可提供完整的之前重建即解码图像(和对应参考块和像素点)和/或部分重建的当前图像(和对应参考块和像素点)，例如用于帧间预测。解码图像缓冲器230还可用于存储一个或多个未经滤波的重建块215，或一般存储未经滤波的重建像素点，例如，未被环路滤波单元220滤波的重建块215，或未进行任何其它处理的重建块或重建像素点。
模式选择(分割和预测)
模式选择单元260包括分割单元262、帧间预测单元244和帧内预测单元254，用于从解码图像缓冲器230或其它缓冲器(例如，列缓冲器，图中未显示)接收或获得原始块203(当前图像17的当前块203)和重建块数据等原始图像数据，例如，同一(当前)图像和/或一个或多个之前解码图像的滤波和/或未经滤波的重建像素点或重建块。重建块数据用作帧间预测或帧内预测等预测所需的参考图像数据，以得到预测块265或预测值265。
模式选择单元260可用于为当前块(包括不分割)的预测模式(例如帧内或帧间预测模式)确定或选择一种分割，生成对应的预测块265，以对残差块205进行计算和对重建块215进行重建。
在一个实施例中，模式选择单元260可用于选择分割和预测模式(例如，从模式选择单元260支持的或可用的预测模式中)，所述预测模式提供最佳匹配或者说最小残差(最小残差是指传输或存储中更好的压缩)，或者提供最小信令开销(最小信令开销是指传输或存储中更好的压缩)，或者同时考虑或平衡以上两者。模式选择单元260可用于根据码率失真优化(rate distortion Optimization，RDO)确定分割和预测模式，即选择提供最小码率失真优化的预测模式。本文“最佳”、“最低”、“最优”等术语不一定指总体上“最佳”、“最低”、“最优”的，但也可以指满足终止或选择标准的情况，例如，超过或低于阈值的值或其他限制可能导致“次优选择”，但会降低复杂度和处理时间。
换言之，分割单元262可用于将视频序列中的图像分割为编码树单元(codingtree unit，CTU)序列，CTU 203可进一步被分割成较小的块部分或子块(再次形成块)，例如，通过迭代使用四叉树(quad-tree partitioning，QT)分割、二叉树(binary-treepartitioning，BT)分割或三叉树(triple-tree partitioning，TT)分割或其任意组合，并且用于例如对块部分或子块中的每一个执行预测，其中模式选择包括选择分割块203的树结构和选择应用于块部分或子块中的每一个的预测模式。
下文将详细地描述由视频编码器20执行的分割(例如，由分割单元262执行)和预测处理(例如，由帧间预测单元244和帧内预测单元254执行)。
分割
分割单元262可将一个编码树单元203分割(或划分)为较小的部分，例如正方形或矩形形状的小块。对于具有三个像素点阵列的图像，一个CTU由N×N个亮度像素点块和两个对应的色度像素点块组成。
H.265/HEVC视频编码标准把一帧图像分割成互不重叠的CTU，CTU的大小可设置为64×64(CTU的大小也可设置为其它值，如JVET参考软件JEM中CTU大小增大为128×128或256×256)。64×64的CTU包含由64列、每列64个像素的矩形像素点阵，每个像素包含亮度分量或/和色度分量。
H.265使用基于QT的CTU划分方法，将CTU作为QT的根节点(root)，按照QT的划分方式，将CTU递归划分成若干个叶节点(leaf node)。一个节点对应于一个图像区域，节点如果不划分，则该节点称为叶节点，其对应的图像区域即为一个CU；如果节点继续划分，则节点对应的图像区域可以被划分成四个相同大小的区域(其长和宽各为被划分区域的一半)，每个区域对应一个节点，需要分别确定这些节点是否还会划分。一个节点是否划分由码流中该节点对应的划分标志位split_cu_flag指示。一个节点A划分一次得到4个节点Bi，i＝0～3，Bi称为A的子节点，A称为Bi的父节点。根节点的QT层级(qtDepth)为0，节点的QT层级是该节点的父节点的四QT层级加1。
H.265/HEVC标准中，对于YUV4:2:0格式的图像，一个CTU包含一个亮度块和两个色度块，亮度块和色度块可以使用相同的方式划分，称作亮度色度联合编码树。VVC中，如果当前帧为I帧，则当一个CTU为帧内编码帧(I帧)中的预设大小(如64×64)的节点时，该节点包含的亮度块通过亮度编码树被划分成一组只包含亮度块的编码单元，该节点包含的色度块通过色度编码树被划分成一组只包含色度块的编码单元；亮度编码树和色度编码树的划分相互独立。这种亮度块和色度块使用独立的编码树，称为分离树(separate trees)。在H.265中，CU包含亮度像素和色度像素；在H.266、AVS3等标准中，除了具有同时包含亮度像素和色度像素的CU之外，还存在只包含亮度像素的亮度CU和只包含色度像素的色度CU。
如上所述，视频编码器20用于从(预定的)预测模式集合中确定或选择最好或最优的预测模式。预测模式集合可包括例如帧内预测模式和/或帧间预测模式。
帧内预测
帧内预测模式集合可包括35种不同的帧内预测模式，例如，像DC(或均值)模式和平面模式的非方向性模式，或如HEVC定义的方向性模式，或者可包括67种不同的帧内预测模式，例如，像DC(或均值)模式和平面模式的非方向性模式，或如VVC中定义的方向性模式。例如，若干传统角度帧内预测模式自适应地替换为VVC中定义的非正方形块的广角帧内预测模式。又例如，为了避免DC预测的除法运算，仅使用较长边来计算非正方形块的平均值。并且，平面模式的帧内预测结果还可以使用位置决定的帧内预测组合(positiondependent intra prediction combination，PDPC)方法修改。
帧内预测单元254用于根据帧内预测模式集合中的帧内预测模式使用同一当前图像的相邻块的重建像素点来生成帧内预测块265。
帧内预测单元254(或通常为模式选择单元260)还用于输出帧内预测参数(或通常为指示块的选定帧内预测模式的信息)以语法元素266的形式发送到熵编码单元270，以包含到编码图像数据21中，从而视频解码器30可执行操作，例如接收并使用用于解码的预测参数。
帧间预测
在可能的实现中，帧间预测模式集合取决于可用参考图像(即，例如前述存储在DBP230中的至少部分之前解码的图像)和其它帧间预测参数，例如取决于是否使用整个参考图像或只使用参考图像的一部分，例如当前块的区域附近的搜索窗口区域，来搜索最佳匹配参考块，和/或例如取决于是否执行半像素、四分之一像素和/或16分之一内插的像素内插。
除上述预测模式外，还可以采用跳过模式和/或直接模式。
例如，扩展合并预测，这种模式的合并候选列表由以下五种候选类型按顺序组成：来自空间相邻CU的空间MVP、来自并置CU的时间MVP、来自FIFO表的基于历史的MVP、成对平均MVP和零MV。可以使用基于双边匹配的解码器侧运动矢量修正(decoder side motionvector refinement，DMVR)来增加合并模式的MV的准确度。带有MVD的合并模式(mergemode with MVD，MMVD)来自有运动矢量差异的合并模式。在发送跳过标志和合并标志之后立即发送MMVD标志，以指定CU是否使用MMVD模式。可以使用CU级自适应运动矢量分辨率(adaptive motion vector resolution，AMVR)方案。AMVR支持CU的MVD以不同的精度进行编码。根据当前CU的预测模式，自适应地选择当前CU的MVD。当CU以合并模式进行编码时，可以将合并的帧间/帧内预测(combined inter/intra prediction，CIIP)模式应用于当前CU。对帧间和帧内预测信号进行加权平均，得到CIIP预测。对于仿射运动补偿预测，通过2个控制点(4参数)或3个控制点(6参数)运动矢量的运动信息来描述块的仿射运动场。基于子块的时间运动矢量预测(subblock-based temporal motion vector prediction，SbTMVP)，与HEVC中的时间运动矢量预测(temporal motion vector prediction，TMVP)类似，但预测的是当前CU内的子CU的运动矢量。双向光流(bi-directional optical flow，BDOF)以前称为BIO，是一种减少计算的简化版本，特别是在乘法次数和乘数大小方面的计算。在三角形分割模式中，CU以对角线划分和反对角线划分两种划分方式被均匀划分为两个三角形部分。此外，双向预测模式在简单平均的基础上进行了扩展，以支持两个预测信号的加权平均。
帧间预测单元244可包括运动估计(motion estimation，ME)单元和运动补偿(motion compensation，MC)单元(两者在图2中未示出)。运动估计单元可用于接收或获取图像块203(当前图像17的当前图像块203)和解码图像231，或至少一个或多个之前重建块，例如，一个或多个其它/不同之前解码图像231的重建块，来进行运动估计。例如，视频序列可包括当前图像和之前的解码图像231，或换句话说，当前图像和之前的解码图像231可以为形成视频序列的图像序列的一部分或形成该图像序列。
例如，编码器20可用于从多个其它图像中的同一或不同图像的多个参考块中选择参考块，并将参考图像(或参考图像索引)和/或参考块的位置(x、y坐标)与当前块的位置之间的偏移(空间偏移)作为帧间预测参数提供给运动估计单元。该偏移也称为运动矢量(motion vector，MV)。
运动补偿单元用于获取，例如接收，帧间预测参数，并根据或使用该帧间预测参数执行帧间预测，得到帧间预测块246。由运动补偿单元执行的运动补偿可能包含根据通过运动估计确定的运动/块矢量来提取或生成预测块，还可能包括对子像素精度执行内插。内插滤波可从已知像素的像素点中产生其它像素的像素点，从而潜在地增加可用于对图像块进行编码的候选预测块的数量。一旦接收到当前图像块的PU对应的运动矢量时，运动补偿单元可在其中一个参考图像列表中定位运动矢量指向的预测块。
运动补偿单元还可以生成与块和视频片相关的语法元素，以供视频解码器30在解码视频片的图像块时使用。此外，或者作为片和相应语法元素的替代，可以生成或使用编码区块组和/或编码区块以及相应语法元素。
熵编码
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方案(context adaptive VLC，CALVC)、算术编码方案、二值化算法、上下文自适应二进制算术编码(context adaptive binary arithmeticcoding，CABAC)、基于语法的上下文自适应二进制算术编码(syntax-based context-adaptive binary arithmetic coding，SBAC)、概率区间分割熵(probability intervalpartitioning entropy，PIPE)编码或其它熵编码方法或技术)应用于量化残差系数209、帧间预测参数、帧内预测参数、环路滤波器参数和/或其它语法元素，得到可以通过输出端272以编码比特流21等形式输出的编码图像数据21，使得视频解码器30等可以接收并使用用于解码的参数。可将编码比特流21传输到视频解码器30，或将其保存在存储器中稍后由视频解码器30传输或检索。
视频编码器20的其它结构变体可用于对视频流进行编码。例如，基于非变换的编码器20可以在某些块或帧没有变换处理单元206的情况下直接量化残差信号。在另一种实现方式中，编码器20可以具有组合成单个单元的量化单元208和反量化单元210。
解码器和解码方法
图3为本申请实施例的视频解码器30的示例性框图。视频解码器30用于接收例如由编码器20编码的编码图像数据21(例如编码比特流21)，得到解码图像331。编码图像数据或比特流包括用于解码所述编码图像数据的信息，例如表示编码视频片(和/或编码区块组或编码区块)的图像块的数据和相关的语法元素。
在图3的示例中，解码器30包括熵解码单元304、反量化单元310、逆变换处理单元312、重建单元314(例如求和器314)、环路滤波器320、解码图像缓冲器(DBP)330、模式应用单元360、帧间预测单元344和帧内预测单元354。帧间预测单元344可以为或包括运动补偿单元。在一些示例中，视频解码器30可执行大体上与参照图2的视频编码器100描述的编码过程相反的解码过程。
如编码器20所述，反量化单元210、逆变换处理单元212、重建单元214、环路滤波器220、解码图像缓冲器DPB230、帧间预测单元344和帧内预测单元354还组成视频编码器20的“内置解码器”。相应地，反量化单元310在功能上可与反量化单元110相同，逆变换处理单元312在功能上可与逆变换处理单元122相同，重建单元314在功能上可与重建单元214相同，环路滤波器320在功能上可与环路滤波器220相同，解码图像缓冲器330在功能上可与解码图像缓冲器230相同。因此，视频编码器20的相应单元和功能的解释相应地适用于视频解码器30的相应单元和功能。
熵解码
熵解码单元304用于解析比特流21(或一般为编码图像数据21)并对编码图像数据21执行熵解码，得到量化系数309和/或解码后的编码参数(图3中未示出)等，例如帧间预测参数(例如参考图像索引和运动矢量)、帧内预测参数(例如帧内预测模式或索引)、变换参数、量化参数、环路滤波器参数和/或其它语法元素等中的任一个或全部。熵解码单元304可用于应用编码器20的熵编码单元270的编码方案对应的解码算法或方案。熵解码单元304还可用于向模式应用单元360提供帧间预测参数、帧内预测参数和/或其它语法元素，以及向解码器30的其它单元提供其它参数。视频解码器30可以接收视频片和/或视频块级的语法元素。此外，或者作为片和相应语法元素的替代，可以接收或使用编码区块组和/或编码区块以及相应语法元素。
反量化
反量化单元310可用于从编码图像数据21(例如通过熵解码单元304解析和/或解码)接收量化参数(quantization parameter，QP)(或一般为与反量化相关的信息)和量化系数，并基于所述量化参数对所述解码的量化系数309进行反量化以获得反量化系数311，所述反量化系数311也可以称为变换系数311。反量化过程可包括使用视频编码器20为视频片中的每个视频块计算的量化参数来确定量化程度，同样也确定需要执行的反量化的程度。
逆变换
逆变换处理单元312可用于接收解量化系数311，也称为变换系数311，并对解量化系数311应用变换以得到像素域中的重建残差块213。重建残差块213也可称为变换块313。变换可以为逆变换，例如逆DCT、逆DST、逆整数变换或概念上类似的逆变换过程。逆变换处理单元312还可以用于从编码图像数据21(例如通过熵解码单元304解析和/或解码)接收变换参数或相应信息，以确定应用于解量化系数311的变换。
重建
重建单元314(例如，求和器314)用于将重建残差块313添加到预测块365，以在像素域中得到重建块315，例如，将重建残差块313的像素点值和预测块365的像素点值相加。
滤波
环路滤波器单元320(在编码环路中或之后)用于对重建块315进行滤波，得到滤波块321，从而顺利进行像素转变或提高视频质量等。环路滤波器单元320可包括一个或多个环路滤波器，例如去块滤波器、像素点自适应偏移(sample-adaptive offset，SAO)滤波器或一个或多个其它滤波器，例如自适应环路滤波器(adaptive loop filter，ALF)、噪声抑制滤波器(noise suppression filter，NSF)或任意组合。例如，环路滤波器单元220可以包括去块滤波器、SAO滤波器和ALF滤波器。滤波过程的顺序可以是去块滤波器、SAO滤波器和ALF滤波器。再例如，增加一个称为具有色度缩放的亮度映射(luma mapping with chromascaling，LMCS)(即自适应环内整形器)的过程。该过程在去块之前执行。再例如，去块滤波过程也可以应用于内部子块边缘，例如仿射子块边缘、ATMVP子块边缘、子块变换(sub-block transform，SBT)边缘和内子部分(intra sub-partition，ISP)边缘。尽管环路滤波器单元320在图3中示为环路滤波器，但在其它配置中，环路滤波器单元320可以实现为环后滤波器。
解码图像缓冲器
随后将一个图像中的解码视频块321存储在解码图像缓冲器330中，解码图像缓冲器330存储作为参考图像的解码图像331，参考图像用于其它图像和/或分别输出显示的后续运动补偿。
解码器30用于通过输出端312等输出解码图像311，向用户显示或供用户查看。
预测
帧间预测单元344在功能上可与帧间预测单元244(特别是运动补偿单元)相同，帧内预测单元354在功能上可与帧间预测单元254相同，并基于从编码图像数据21(例如通过熵解码单元304解析和/或解码)接收的分割和/或预测参数或相应信息决定划分或分割和执行预测。模式应用单元360可用于根据重建块、块或相应的像素点(已滤波或未滤波)执行每个块的预测(帧内或帧间预测)，得到预测块365。
当将视频片编码为帧内编码(intra coded，I)片时，模式应用单元360中的帧内预测单元354用于根据指示的帧内预测模式和来自当前图像的之前解码块的数据生成用于当前视频片的图像块的预测块365。当视频图像编码为帧间编码(即，B或P)片时，模式应用单元360中的帧间预测单元344(例如运动补偿单元)用于根据运动矢量和从熵解码单元304接收的其它语法元素生成用于当前视频片的视频块的预测块365。对于帧间预测，可从其中一个参考图像列表中的其中一个参考图像产生这些预测块。视频解码器30可以根据存储在DPB 330中的参考图像，使用默认构建技术来构建参考帧列表0和列表1。除了片(例如视频片)或作为片的替代，相同或类似的过程可应用于编码区块组(例如视频编码区块组)和/或编码区块(例如视频编码区块)的实施例，例如视频可以使用I、P或B编码区块组和/或编码区块进行编码。
模式应用单元360用于通过解析运动矢量和其它语法元素，确定用于当前视频片的视频块的预测信息，并使用预测信息产生用于正在解码的当前视频块的预测块。例如，模式应用单元360使用接收到的一些语法元素确定用于编码视频片的视频块的预测模式(例如帧内预测或帧间预测)、帧间预测片类型(例如B片、P片或GPB片)、用于片的一个或多个参考图像列表的构建信息、用于片的每个帧间编码视频块的运动矢量、用于片的每个帧间编码视频块的帧间预测状态、其它信息，以解码当前视频片内的视频块。除了片(例如视频片)或作为片的替代，相同或类似的过程可应用于编码区块组(例如视频编码区块组)和/或编码区块(例如视频编码区块)的实施例，例如视频可以使用I、P或B编码区块组和/或编码区块进行编码。
在一个实施例中，图3所示的视频编码器30还可以用于使用片(也称为视频片)分割和/或解码图像，其中图像可以使用一个或多个片(通常为不重叠的)进行分割或解码。每个片可包括一个或多个块(例如CTU)或一个或多个块组(例如H.265/HEVC/VVC标准中的编码区块和VVC标准中的砖。
在一个实施例中，图3所示的视频解码器30还可以用于使用片/编码区块组(也称为视频编码区块组)和/或编码区块(也称为视频编码区块)对图像进行分割和/或解码，其中图像可以使用一个或多个片/编码区块组(通常为不重叠的)进行分割或解码，每个片/编码区块组可包括一个或多个块(例如CTU)或一个或多个编码区块等，其中每个编码区块可以为矩形等形状，可包括一个或多个完整或部分块(例如CTU)。
视频解码器30的其它变型可用于对编码图像数据21进行解码。例如，解码器30可以在没有环路滤波器单元320的情况下产生输出视频流。例如，基于非变换的解码器30可以在某些块或帧没有逆变换处理单元312的情况下直接反量化残差信号。在另一种实现方式中，视频解码器30可以具有组合成单个单元的反量化单元310和逆变换处理单元312。
应理解，在编码器20和解码器30中，可以对当前步骤的处理结果进一步处理，然后输出到下一步骤。例如，在插值滤波、运动矢量推导或环路滤波之后，可以对插值滤波、运动矢量推导或环路滤波的处理结果进行进一步的运算，例如裁剪(clip)或移位(shift)运算。
应该注意的是，可以对当前块的推导运动矢量(包括但不限于仿射模式的控制点运动矢量、仿射、平面、ATMVP模式的子块运动矢量、时间运动矢量等)进行进一步运算。例如，根据运动矢量的表示位将运动矢量的值限制在预定义范围。如果运动矢量的表示位为bitDepth，则范围为-2^(bitDepth-1)至2^(bitDepth-1)-1，其中“^”表示幂次方。例如，如果bitDepth设置为16，则范围为-32768～32767；如果bitDepth设置为18，则范围为-131072～131071。例如，推导运动矢量的值(例如一个8×8块中的4个4×4子块的MV)被限制，使得所述4个4×4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1个像素。这里提供了两种根据bitDepth限制运动矢量的方法。
尽管上述实施例主要描述了视频编解码，但应注意的是，译码系统10、编码器20和解码器30的实施例以及本文描述的其它实施例也可以用于静止图像处理或编解码，即视频编解码中独立于任何先前或连续图像的单个图像的处理或编解码。一般情况下，如果图像处理仅限于单个图像17，帧间预测单元244(编码器)和帧间预测单元344(解码器)可能不可用。视频编码器20和视频解码器30的所有其它功能(也称为工具或技术)同样可用于静态图像处理，例如残差计算204/304、变换206、量化208、反量化210/310、(逆)变换212/312、分割262/362、帧内预测254/354和/或环路滤波220/320、熵编码270和熵解码304。
图4为本申请实施例的视频译码设备400的示例性框图。视频译码设备400适用于实现本文描述的公开实施例。在一个实施例中，视频译码设备400可以是解码器，例如图1A中的视频解码器30，也可以是编码器，例如图1A中的视频编码器20。
视频译码设备400包括：用于接收数据的入端口410(或输入端口410)和接收单元(receiver unit，Rx)420；用于处理数据的处理器、逻辑单元或中央处理器(centralprocessing unit，CPU)430；用于传输数据的发送单元(transmitter unit，Tx)440和出端口450(或输出端口450)；用于存储数据的存储器460。视频译码设备400还可包括耦合到入端口410、接收单元420、发送单元440和出端口450的光电(optical-to-electrical，OE)组件和电光(electrical-to-optical，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可实现为一个或多个处理器芯片、核(例如，多核处理器)、FPGA、ASIC和DSP。处理器430与入端口410、接收单元420、发送单元440、出端口450和存储器460通信。处理器430包括译码模块470。译码模块470实施上文所公开的实施例。例如，译码模块470执行、处理、准备或提供各种编码操作。因此，通过译码模块470为视频译码设备400的功能提供了实质性的改进，并且影响了视频译码设备400到不同状态的切换。或者，以存储在存储器460中并由处理器430执行的指令来实现译码模块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，用于在选择执行程序时存储此类程序，并且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(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、三态内容寻址存储器(ternary content-addressable memory，TCAM)和/或静态随机存取存储器(static random-access memory，SRAM)。
可分级视频编码，又称可伸缩视频编码，是当前视频编码标准的扩展编码标准(一般为高级视频编码(advanced video coding，AVC)(H.264)的扩展标准可伸缩视频编码(scalable video coding，SVC)，或高效率视频编码(high efficiency video coding，HEVC)(H.265)的扩展标准可伸缩高效视频编码(scalable high efficiency videocoding，SHVC))。可分级视频编码的出现主要是为了解决实时视频传输中出现的由于网络带宽实时变化带来的丢包和时延抖动问题。
可分级视频编码中的基本结构可称作层级，可分级视频编码技术通过对原始的图像块进行空域分级(分辨率分级)，可以得到不同分辨率的层级的码流。分辨率可以是指图像块的以像素为单位的尺寸大小，低层级的分辨率较低，而高层级的分辨率不低于低层级的分辨率；或者，通过对原始的图像块进行时域分级(帧率分级)，可以得到不同帧率的层级的码流。帧率可以是指单位时间内视频包含的图像帧数，低层级的帧率较低，而高层级的帧率不低于低层级的帧率；或者，通过对原始的图像块进行质量域分级，可以得到不同编码质量的层级的码流。编码质量可以是指视频的品质，低层级的图像失真程度较大，而高层级的图像失真程度不高于低层级的图像失真程度。
通常，被称作基本层的层级是可分级视频编码中的最底层。在空域分级中，基本层图像块使用最低分辨率进行编码；在时域分级中，基本层图像块使用最低帧率进行编码；在质量域分级中，基本层图像块使用最高QP或是最低码率进行编码。即基本层是可分级视频编码中品质最低的一层。被称作增强层的层级是可分级视频编码中在基本层之上的层级，由低到高可以分为多个增强层。最低层增强层依据基本层获得的编码信息，编码得到的合并码流，其编码分辨率比基本层高，或是帧率比基本层高，或是码率比基本层大。较高层增强层可以依据较低层增强层的编码信息，来编码更高品质的图像块。
例如，图5为本申请可分级视频编码的一个示例性的层级示意图，如图5所示，原始图像块送入可分级编码器后，根据不同的编码配置可分层为基本层图像块B和增强层图像块(E1～En，n≥1)，再分别编码得到包含基本层码流和增强层码流的码流。基本层码流一般是对图像块采用最低分辨率、最低帧率或者最低编码质量参数得到的码流。增强层码流是以基本层作为基础，叠加采用高分辨率、高帧率或者高编码质量参数对图像块进行编码得到的码流。随着增强层层数增加，编码的空域层级、时域层级或者质量层级也会越来越高。编码器向解码器传输码流时，优先保证基本层码流的传输，当网络有余量时，逐步传输越来越高层级的码流。解码器先接收基本层码流并解码，然后根据收到的增强层码流，按照从低层级到高层级的顺序，逐层解码空域、时域或者质量的层级越来越高的码流，然后将较高层级的解码信息叠加在较低层级的重建块上，获得较高分辨率、较高帧率或者较高质量的重建块。
如上，视频序列中的每个图像通常分割成不重叠的块集合，通常在块级上进行编码。换句话说，编码器通常在块(图像块)级处理即编码视频，例如，通过空间(帧内)预测和时间(帧间)预测来产生预测块；从图像块(当前处理/待处理的块)中减去预测块，得到残差块；在变换域中变换残差块并量化残差块，可以减少待传输(压缩)的数据量。编码器还需要经过反量化和反变换获得重建残差块，然后将重建残差块的像素点值和预测块的像素点值相加以获得重建块。基本层的重建块是指针对原始的图像块分层得到的基本层图像块执行上述操作所得到的重建块。例如，图6为本申请增强层的编码方法的一个示例性的流程图，如图6所示，编码器根据原始图像块(例如LCU)获得基本层的预测块，然后对原始图像块和基本层的预测块中的对应像素点求差以获得基本层的残差块，再对基本层的残差块进行划分后，进行变换、量化，连同基本层编码控制信息、预测信息、运动信息等共同进行熵编码得到基本层的码流。编码器对量化后的量化系数进行反量化、反变换得到基本层的重建残差块，然后对基本层的预测块和基本层的重建残差块中的对应像素点求和以获得基本层的重建块。
下文中的图像(例如当前图像、前一帧等)可以是指整帧图像中的最大编码单元(largest coding unit，LCU)，或者整帧图像，或者整帧图像中的感兴趣区域(region ofinterest，ROI)，即在图像中进行指定的某个需要处理的图像区域，或者一帧图像中的分片图像(Slice)。
基于上文描述，本申请提供了一种图像编解码方法，以解决可分级编解码技术中受信道状况变化影响大，会导致花屏的问题。
图7为本申请图像编码方法的一个示例性的流程图。过程700可由视频编码器20(或编码器)执行。过程700描述为一系列的步骤或操作，应当理解的是，过程700可以以各种顺序执行和/或同时发生，不限于图7所示的执行顺序。过程700包括如下步骤：
步骤701、根据信道反馈信息确定当前图像的参考帧号。
可选的，信道反馈信息来自对应的解码端和/或传输链路上的网络设备。编码端可以将码流发送给一个或多个解码端，以使得收到码流的解码端解析该码流从而重建图像帧，码流从编码端到解码端，除了发端(编码端)和收端(解码端)的设备，还可以包括该二者之间的传输链路上的网络设备，例如交换机、中继器、基站、集线器、路由器、防火墙、网桥、网关、网卡(network interface card,NIC)、打印机、调制解调器、光纤收发器、光缆等。为了使编码端了解传输链路的状况，解码端可以向编码端发送信道反馈信息。同理，该信道反馈信息也可以由传输链路上的网络设备发送给编码端。本申请对信道反馈信息的发送方不做具体限定。
解码端和/或传输链路上的网络设备可以解析已经接收到的码流确定该码流对应的帧号和层号，然后向编码端发送信道反馈信息，在其中携带前述码流对应的帧号和层号，以告知编码端自己已经接收到哪一帧的哪一层。
本申请中，解码端可以周期性的向编码端发送信道反馈信息，其中携带最新接收的码流对应的帧号和层号；或者，也可以在解析到开始接收下一帧的码流时(基于码流中的帧号判断)发送信道反馈信息，其中携带前一帧的帧号和前一帧接收到的最高层号；或者，还可以在解析到当前图像接收完时(基于码流中的当前图像的最高层号判断)发送信道反馈信息，其中携带当前图像的帧号和当前图像接收到的最高层号。此外解码端还可以以其他方式发送信道反馈信息，对此不做具体限定。
可选的，信道反馈信息是基于已发送的码流生成的。在基于可靠的传输信道模式下，编码端在发送码流时，不必等待解码端或传输链路上的网络设备的反馈，可以基于通信接口收发信号的情况知晓信道状况，因此编码端可以根据已知的信道状况调整码流的发送，编码端可以认为发出去的码流一定可以被解码端接收到。因此编码端可以基于已发送的码流对应的帧号和层号生成信道反馈信息。同理，编码端可以周期性的生成信道反馈信息，或者也可以每发送完一帧图像帧的码流生成信道反馈信息，对此不做具体限定。
由此可见，信道反馈信息用于指示解码端接收到的图像帧的信息。例如，当前图像帧的总分层数为4，编码端编码该当前图像帧得到4层对应的码流，但是传输过程中解码端只接收到当前图像帧的3层对应的码流。此时编码端在编码下一帧时，用当前图像的第4层的重建图像作为参考图像，而在解码端没有接收到第4层对应的码流，因此解码端无法以当前图像的第4层的重建图像作为参考图像去解码下一帧，导致下一帧解码错误。因此本申请中，编码端先获取信道反馈信息，基于该信道反馈信息确定解码端接收到的图像帧的信息，包括解码端接收到的图像帧的帧号和层号，再基于此确定下一帧的参考帧，从而避免出现上述示例中的情况，确保编码端和解码端所使用的参考图像一致。
在一种可能的实现方式中，当只有一个解码端时，编码端可以先获取来自该解码端的多个信道反馈信息，然后将多个信道反馈信息指示的多个帧号中最接近当前图像的帧号者确定为当前图像的参考帧号。
如上所述，信道反馈信息指示解码端接收到的图像帧的信息，其中包括解码端接收到的图像帧的帧号和层号。编码端会获取到多个信道反馈信息，这些信道反馈信息反映了解码端在不同的时刻接收到的码流对应的帧号和层号，因此可以将前述多个信道反馈信息分别指示的多个帧号中最接近当前图像的帧号者确定为当前图像的参考帧号。例如，编码端获取了3个信道反馈信息，其中一个指示的帧号为1，另一个指示的帧号为2，再一个指示的帧号为1，而当前图像为第3帧，因此编码端可以确定当前图像的参考帧号为2。
在一种可能的实现方式中，当有多个解码端时，编码端可以先获取多组信道反馈信息，该多组信道反馈信息和多个解码端对应，每组信道反馈信息包括多个信道反馈信息。然后根据多组信道反馈信息确定一个或多个共有帧号，共有帧号是指每组信道反馈信息中都有至少一个信道反馈信息指示了的帧号，再根据一个或多个共有帧号确定当前图像的参考帧号。
如上所述，信道反馈信息指示解码端接收到的图像帧的信息，其中包括解码端接收到的图像帧的帧号和层号。针对每个解码端，编码端会获取到对应于该解码端的多个信道反馈信息。编码端可以根据多个解码端对应的多组信道反馈信息确定共有帧号，共有帧号是指每组信道反馈信息中都有至少一个信道反馈信息指示了的帧号，亦即共有帧号是每个解码端所反馈的一组信道反馈信息中都指示过的帧号。如果共有帧号只有一个，则编码端可以将该共有帧号确定为当前图像的参考帧号；如果共有帧号有多个，则可以将多个共有帧号中的最大者确定为当前图像的参考帧号。例如，解码端A对应3个信道反馈信息，分别指示的帧号为1、2、3、4；解码端B对应3个信道反馈信息，分别指示的帧号为2、3、4、5；解码端C对应3个信道反馈信息，分别指示的帧号为2、3、4、6。可以确定共有帧号为2、3、4，其中的最大者为4，因此当前图像的参考帧号为4。
步骤702、获取与参考帧号对应的第一图像帧的第一参考层号集合，第一参考层号集合包括N1个分层的层号。
与参考帧号对应的第一图像帧即为步骤701确定的参考帧号指示的图像帧。本申请中，可以预先设定视频中的图像帧在进行可分级编码时的最大分层数Lmax，例如6，该最大分层数可以是一个门限，即各个图像帧分层时最多不超过该层数，但实际编码中可能不同的图像帧会得到不同的总分层数，第一图像帧的总分层数用L1表示，L1可以小于或等于前述最大分层数Lmax。第一图像帧被分成L1层后，可以有其中的N1个分层作为后续图像帧的参考图像，1≤N1＜L1，该N1个分层的层号组成第一图像帧的第一参考层号集合，亦即第一图像帧对应第一参考层号集合，只有层号在第一参考层号集合中的分层的重建图像才能作为后续图像帧的参考图像。视频中的其它图像帧同理，此处不再赘述。
本申请中，N1个分层可以是预先设置的，例如第一参考层号集合Rx＝{1,4,6}，L1＝6，即编码端在编码图像帧时共分了6层，该图像帧可以给后续图像帧用作参考图像的层号为1、4、6。
本申请对N1的取值不做具体限定，例如，可以根据芯片能力设置N1，或者根据实时编码和网络反馈情况动态设置N1。示例性的，N1不超过总分层数的一半，层号间隔可为2，例如，L1＝6，则第一参考层号集合Rx＝{1,3,5}；或者，N1个分层包含最高层数，例如，L1＝6，第一参考层号集合Rx＝{1,3,6}。
应理解，视频中的每一帧可以具有独立且不同的参考层号集合；或者，视频中的图像帧分成多组，一组图像帧可以具有相同的参考层号集合；或者，视频中的所有图像帧可以具有相同的参考层号集合。本申请对此不做具体限定。
步骤703、根据信道反馈信息和第一参考层号集合确定当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，当只有一个解码端时，编码端可以将指示参考帧号的信道反馈信息所指示的最高层号确定为目标层号。
如上所述，参考帧号是根据信道反馈信息确定的，编码端可以基于指示对应参考帧号的信道反馈信息指示的参考层号进一步确定目标层号。当指示参考帧号的信道反馈信息只有一个时，该信道反馈信息指示的层号即为最高层号，直接确定为目标层号；当指示参考帧号的信道反馈信息有多个时，将该多个信道反馈信息分别指示的层号中的最大者确定为目标层号。例如，编码端获取到3个信道反馈信息均指示的帧号为2，且2为当前图像的参考帧号，其中一个信道反馈信息指示的层号为3，另一个信道反馈信息指示的层号为4，再一个信道反馈信息指示的层号为5，这样为了提高图像的质量，可以将层号5确定为目标层号。
当参考层号集合中包括目标层号时，将目标层号确定为当前图像的参考层号；或者，当参考层号集合中不包括目标层号时，将参考层号集合中小于且最接近目标层号的层号确定为当前图像的参考层号。
在步骤701中确定了当前图像的参考帧号，可以确定当前图像的参考图像来自该参考帧号对应的图像帧。在步骤702中确定了与参考帧号对应的图像帧的参考层号集合，可以确定当前图像的参考图像是与参考帧号对应的图像帧的参考层号集合包括的N1个分层的层号分别对应的重建图像的其中之一。
基于此，在确定目标层号后，可以先查询该目标层号是否属于与参考帧号对应的图像帧的参考层号集合：若参考层号集合中包括目标层号，则可以将该目标层号确定为当前图像的参考层号；若参考层号集合中不包括目标层号，则需要在参考层号集合中找到比目标层号小且最接近目标层号的层号，将该层号确定为当前图像的参考层号。例如，参考层号集合Rx＝{1,3,5}，目标层号为4，参考层号集合Rx中小于且最接近目标层号的层号为3，那么3就是当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，当有多个解码端时，编码端可以获取多组信道反馈信息的各组中指示参考帧号的信道反馈信息所指示的最高层号，将多个最高层号中的最小者确定为目标层号。
如上所述，参考帧号是根据信道反馈信息确定的，编码端可以基于指示参考帧号的信道反馈信息进一步确定目标层号。由于参考帧号首先是多个解码端对应的多组信道反馈信息指示的共有帧号，因此可以获取到各个解码端分别对应至少一个指示参考帧号的信道反馈信息，可以确定各个解码端的指示参考帧号的信道反馈信息所指示的层号中的最大者，然后从各个解码端分别对应的最高层号中取最小值作为目标层号。例如，参考帧号为2，解码端A的指示参考帧号2的信道反馈信息所指示的层号包括1、3、4，则对应于参考帧号2取最高层号4；解码端B的指示参考帧号2的信道反馈信息所指示的层号包括1、3、6，则对应于参考帧号2取最高层号6，解码端C的指示参考帧号2的信道反馈信息所指示的层号包括3、4、6，则对应于参考帧号2取最高层号6；然后取这最高层号的最小值，因此可以确定目标层号为4。
同理，当参考层号集合中包括目标层号时，将目标层号确定为当前图像的参考层号；或者，当参考层号集合中不包括目标层号时，将参考层号集合中小于且最接近目标层号的层号确定为当前图像的参考层号。
在步骤701中确定了当前图像的参考帧号，可以确定当前图像的参考图像来自该参考帧号对应的图像帧。在步骤702中确定了与参考帧号对应的图像帧的参考层号集合，可以确定当前图像的参考图像是与参考帧号对应的图像帧的参考层号集合包括的N1个分层的层号分别对应的重建图像的其中之一。
基于此，在确定目标层号后，可以先查询该目标层号是否属于与参考帧号对应的图像帧的参考层号集合：若参考层号集合中包括目标层号，则可以将该目标层号确定为当前图像的参考层号；若参考层号集合中不包括目标层号，则需要在参考层号集合中找到比目标层号小且最接近目标层号的层号，将该层号确定为当前图像的参考层号。例如，参考层号集合Rx＝{1,3,5}，目标层号为6，参考层号集合Rx中小于且最接近目标层号的层号为5，那么5就是当前图像的参考层号。
步骤704、根据参考帧号和参考层号对当前图像进行可分级视频编码以得到码流。
在确定当前图像的参考帧号和参考层号后，可以从解码图像缓冲区(decodedpicture buffer，DPB)提取与参考帧号和参考层号对应的重建图像作为当前图像的参考图像，从而基于该参考图像对当前图像进行可分级编码以得到码流。
本申请中，除了上述可分级编码得到的码流外，编码端还可以在码流中携带上述图像帧的参考层号集合。
本申请，通过基于信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，再基于参考帧号和预先设定的参考层号集合确定当前图像的参考层号，该参考层号集合包括了参考帧号对应的图像帧的N个分层的层号，进而基于参考帧号和参考层号获取当前图像的参考图像，这样得到的参考图像充分考虑到了信道的变化情况，确保编码端和解码端所采用的参考图像一致，提高编码效率，避免花屏的情况。
在一种可能的实现方式中，DPB中针对参考帧号对应的图像帧仅存有N1个分层的重建图像。
相关技术中，针对参考帧号对应的图像帧，编码端在对该图像帧进行可分级编码后，需要将其所有层的重建图像均存入DPB，例如，参考帧号对应的图像帧的L1＝6，编码端需要在DPB中存入6层的重建图像。但本申请中，只需要存入参考帧号对应的图像帧的参考层号集合中包括的N1个层号所对应重建图像。例如，参考帧号对应的图像帧的L1＝6，其参考层号集合Rx＝{1,3,5}，编码端在编码完该图像帧后，只需要将层号为1、3、5的重建图像存入DPB。相较于相关技术，本申请存入DPB的重建图像的数量减少，降低了写入带宽，可以提高编码处理速度，又可以节省DPB的空间。
在一种可能的实现方式中，编码端可以先将多个信道反馈信息指示的多个帧号中最接近当前图像的帧号者确定为目标帧号，判断指示该目标帧号的信道反馈信息所指示的最高层号是否大于或等于第二参考层号集合中的最高层号，该第二参考层号集合是与目标帧号对应的第二图像帧的参考层号集合。当满足前述条件(即大于或等于)时，再将目标帧号确定为参考帧号。
举例说明，编码端根据信道反馈信息确定第4帧的参考帧号为3，参考层号为4，但实际上解码端接收到了帧号为3的图像帧的第6层，那么解码端在解码前述第4帧时可能会将其参考帧号确定为3，参考层号确定为6，这样编解码端针对“第4帧”采用了不同的参考图像，导致编解码不一致，从而解码错误的情况。
为了解决上述问题，本申请提供了上述方案，编码端不把依据上述条件得到的帧号直接确定为参考帧号，而是作为目标帧号，根据指示该目标帧号的信道反馈信息，判断解码端是否已经接收到了大于或等于上述第二参考层号集合中的最高层号的图像层。如果信道反馈信息所指示的最高层号已经满足大于或等于第二参考层号集合中的最高层号的条件，即使解码端接收到了第二图像帧的更高层，根据步骤703中确定参考层号的方案，仍然会选第二参考层号集合中的最高层号作为参考层号，因此此时可以直接将目标帧号作为参考帧号，也不会出现上述编解码端选择的参考层号不一致的问题。
而如果不满足大于或等于的条件，编码端可以将多个信道反馈信息指示的多个帧号中的指定帧号确定为当前图像的参考帧号。例如，编码端获取了3个信道反馈信息，其中一个指示的帧号为1，另一个指示的帧号为2，再一个指示的帧号为1，而当前图像为第3帧，因此编码端确定的目标帧号为2。但是信道反馈信息指示解码端收到2帧的4层，其小于2帧的参考层号集合Rx＝{1,4,6}中的最高层号6，此时编码端可以将指定帧号1作为参考帧号。
本申请中，指定帧号可以是比当前图像早2帧的帧号，也可以固定帧号，对此不做具体限定。
在一种可能的实现方式中，预先设定指定帧号和指定层号，编码端可以将指定帧号确定为当前图像的参考帧号。当参考层号集合中包括指定层号时，将指定层号确定为当前图像的参考层号；或者，当参考层号集合中不包括指定层号时，将参考层号集合中小于且最接近指定层号的层号确定为当前图像的参考层号。
即，编码端可以直接指定当前图像的参考帧号和参考层号，这样可以提高参考图像的确定效率。
在一种可能的实现方式中，当参考层号集合中不包括目标层号时，若参考层号集合中不包括小于目标层号的层号，则将当前图像的前一帧的参考帧号确定为当前图像的参考帧号，将前一帧的参考层号确定为当前图像的参考层号。
例如，参考层号集合Rx＝{3,5}，目标层号为2，参考层号集合Rx中没有小于2的层号，因此可以直接将前一帧确定的参考帧号和参考层号给当前图像使用。
可选的，编码端可以在每个参考层号集合中均设置上层号1，这样就不存在参考层号集合中不包括小于目标层号的层号的情况，从而确定当前图像的参考层号为1。
在一种可能的实现方式中，上述只有一个解码端的情况下，编码端可以在码流中携带上步骤701中确定的参考帧号，解码端可以采用步骤703的逻辑确定参考层号。或者，编码端也可以在码流中携带上步骤701中确定的参考帧号和步骤703中确定的参考层号，以使解码端解析码流直接获取参考帧号和参考层号。
在一种可能的实现方式中，上述有多个解码端的情况下，编码端也可以在码流中携带上步骤701中确定的参考帧号和步骤703中确定的参考层号，以使解码端解析码流直接获取参考帧号和参考层号。
在一种可能的实现方式中，当当前图像为图像分片时，信道反馈信息包括解码端接收到的图像帧的图像分片号和图像分片号对应的层号；根据信道反馈信息和第一参考层号集合确定当前图像的参考层号，包括：若当前图像的图像分片号和解码端接收到的图像帧的图像分片号相同，将解码端接收到的图像帧的图像分片号对应的层号确定为目标层号；当第一参考层号集合中包括目标层号时，将目标层号确定为当前图像的参考层号；或者，当第一参考层号集合中不包括目标层号时，将第一参考层号集合中小于且最接近目标层号的层号确定为当前图像的参考层号。
一帧图像可以分为多个图像分片(Slice)进行编码和发送，因此当当前图像为图像分片时，除了解码端接收到的图像帧的帧号外，信道反馈信息还包括解码端接收到的图像帧的图像分片号和该图像分片号对应的层号。这样编码端可以先采用上述方法确定当前图像的参考帧号，然后根据当前图像的图像分片号和第一参考层号集合确定当前图像的参考层号，即指示参考帧号的信道反馈信息所指示的多个图像分片号中找到与当前图像的图像分片号相同者，然后将该相同的图像分片号对应的层号确定为目标层号，基于目标层号从第一参考层号集合中确定出当前图像的参考层号。例如，当前图像的参考帧号为1，指示帧号1的信道反馈信息所指示的多个图像分片号包括1、2、3和4，图像分片号1对应的层号3，图像分片号2对应的层号4，图像分片号3对应的层号5，图像分片号4对应的层号6，第一参考层号集合Rx＝{1,3,5}。当前图像的图像分片号为1，那么当前图像的参考层号是根据前述图像分片号1对应的层号3和第一参考层号集合得到的，其参考层号为3。或者，当前图像的图像分片号为2，那么当前图像的参考层号是根据前述图像分片号2对应的层号4和第一参考层号集合得到的，其参考层号为3。或者，当前图像的图像分片号为3，那么当前图像的参考层号是根据前述图像分片号3对应的层号5和第一参考层号集合得到的，其参考层号为5。或者，当前图像的图像分片号为4，那么当前图像的参考层号是根据前述图像分片号4对应的层号6和第一参考层号集合得到的，其参考层号为5。
图8为本申请图像解码方法的一个示例性的流程图。过程800可由视频解码器30(或解码器)执行。过程800描述为一系列的步骤或操作，应当理解的是，过程800可以以各种顺序执行和/或同时发生，不限于图8所示的执行顺序。过程800包括如下步骤：
步骤801、获取码流。
解码端可以通过与编码端之间的传输链路获取码流。
步骤802、解析码流以获取当前图像的参考帧号。
参考图7所示实施例，编码端在码流中携带了视频中的图像帧的参考帧号，因此解码端可以通过解析码流确定当前图像的参考帧号。
步骤803、获取与参考帧号对应的第三图像帧的第三参考层号集合。
第三参考层号集合包括N2个分层的层号，1≤N2＜L2，L2表示第三图像帧的总分层数。解码端可以解析码流获取视频中的图像帧的参考层号集合。关于参考层号集合的描述可以参照图7所示实施例的步骤702，此处不再赘述。
步骤804、根据第三参考层号集合确定当前图像的参考层号。
如果码流中没有携带图像帧的参考层号，解码端可以确定解码得到的第三图像帧的多个重建图像的层号中的最高层号。当第三图像帧的第三参考层号集合中包括最高层号时，将最高层号确定为当前图像的参考层号；或者，当第三图像帧的第三参考层号集合中不包括最高层号时，将第三参考层号集合中小于且最接近最高层号的层号确定为当前图像的参考层号。若第三参考层号集合中不包括小于最高层号的层号，则将当前图像的前一帧的参考帧号确定为当前图像的参考帧号，将前一帧的参考层号确定为当前图像的参考层号。
此处可以参照图7所示实施例的步骤703，此处不再赘述。
步骤805、根据参考帧号和参考层号进行视频解码以得到当前图像的重建图像。
解码端可以从DPB中获取与参考帧号和参考层号对应的重建图像，然后将获取的与参考帧号和参考层号对应的重建图像作为参考图像，根据参考图像进行视频解码以得到当前图像的重建图像。
在一种可能的实现方式中，解码端进行可分级解码得到当前图像的L3层的重建图像后，可以将当前图像的N3个分层的重建图像存入DPB中，当前图像的第四参考层号集合包括M个分层的层号，M个分层包括N3个分层，1≤M＜L3，L3表示当前图像的总分层数；或者，将N3个分层中的最高层的重建图像存入DPB中。
当前图像的第四参考层号集合可以通过解析码流得到，但是解码端在解码时，可能针对当前图像得到的最高层的层号L4小于当前图像的总层数L3，因此在向DPB中存入当前图像的重建图像时，如果L4大于或等于上述M个分层中的最高层号，则N3＝M；而如果L4小于上述M个分层的最高层号，则N3＜M。
解码端每获取到当前图像的一层的重建图像，可以判断该层的层号是否属于当前图像的第四参考层号集合，若属于，则可以将该层的重建图像存入DPB中，而若不属于，则不用存入DPB中，即每一帧图像只需要存入N3个分层的重建图像。例如，当前图像的第四参考层号集合Rx＝{1,3,5}，M＝3，解码端解码得到的当前图像的最高层号L4＝6＞5，解码端只需要将当前图像的层号为1、3、5的重建图像存入DPB，N3＝3＝M；又例如，当前图像的第四参考层号集合Rx＝{1,3,5}，M＝3，解码端解码得到的当前图像的最高层号L4＝4＜5，解码端只需要将当前图像的层号为1、3的重建图像存入DPB，N3＝2＜M。或者，解码端进行可分级解码得到当前图像的各层的重建图像后，可以在DPB中仅保存N3个分层中的最高层的重建图像。解码端每获取到当前图像的一层的重建图像，可以判断该层的层号是否属于当前图像的参考层号集合，若属于，则可以将该层的重建图像存入DPB中，直接覆盖当前图像之前已存入的重建图像，而若不属于，则不用存入DPB中。例如，当前图像的第四参考层号集合Rx＝{1,3,5}，M＝3，解码端解码得到的当前图像的最高层号L4＝6＞5，解码端只需要在DPB中保留当前图像的层号为5的重建图像；又例如，当前图像的第四参考层号集合Rx＝{1,3,5}，M＝3，解码端解码得到的当前图像的最高层号L4＝4，解码端只需要在DPB中保留当前图像的层号为3的重建图像。这样相较于相关技术，本申请存入DPB的重建图像的数量减少，降低了写入带宽，可以提高解码处理速度，又可以节省DPB的空间。
在一种可能的实现方式中，解码端可以将当前图像的第L4层的重建图像送显。
如上所述，解码端解码当前图像之后，存入DPB的是层号属于当前图像的第四参考层号集合中的重建图像或者层号属于当前图像的第四参考层号集合且是其中的最高层号的重建图像，但是解码端在显示解码得到的当前图像时，可以将解码得到的当前图像的最高层的重建图像。例如，解码端解码得到的当前图像的L4＝6，显示时是将层号为6的重建图像送显，而存入DPB给后续图像帧解码作参考用的是层号为1、3、5的重建图像。又例如，解码端解码得到的当前图像的L4＝4，显示时是将层号为4的重建图像送显，而存入DPB给后续图像帧解码作参考用的是层号为1、3的重建图像。这样解码端显示的图像质量更好，保证了用户的观看体验，又可以节省DPB的存储空间。
在一种可能的实现方式中，解码端可以确定接收到的图像帧的帧号和层号，然后向编码端发送信道反馈信息，该信道反馈信息用于指示前述帧号和层号。
可选的，当根据码流中的帧号确定开始解析第二帧时，解码端向编码端发送信道反馈信息，该信道反馈信息用于指示第一帧的帧号和接收到的第一帧的最高层的层号，第一帧是第二帧的前一帧。
可选的，当根据接收到的图像帧的层号确定第一帧已接收完时，解码端向编码端发送信道反馈信息，该信道反馈信息用于指示第一帧的帧号和接收到的第一帧的最高层的层号。
本申请中，解码端可以在解析到开始接收下一帧的码流时(基于码流中的帧号判断)发送信道反馈信息，其中携带前一帧的帧号和前一帧接收到的最高层号；或者，还可以在解析到当前图像接收完时(基于码流中的当前图像的最高层号判断)发送信道反馈信息，其中携带当前图像的帧号和当前图像接收到的最高层号。解码端在前述两种情况下发送信道反馈信息，可以保证编码端获取到的任意一帧接收到的最高层与解码端实际接收到的同一帧的最高层一致，从而避免在编码端也会出现的编解码由于采用不同的参考图像而出现错误的问题。
此外解码端还可以周期性的向编码端发送信道反馈信息，其中携带最新接收的码流对应的帧号和层号。本申请中解码端还可以以其他方式发送信道反馈信息，对此不做具体限定。
在一种可能的实现方式中，当当前图像为图像分片时，方法还包括：确定接收到的图像帧的图像分片号；相应的，信道反馈信息还用于指示图像分片号。
一帧图像分为多个图像分片(Slice)进行编码和发送，当当前图像为图像分片时，解码端在确定接收到的帧号和层号的同时，还可以确定接收到的图像分片号，进而在信道反馈信息中携带上接收到的图像分片的帧号、图像分片号以及图像分片号对应的层号。上述按图像处理的过程可以按照图像分片进行同样处理。
以下通过几个具体的实施例对上述方法实施例的方案进行说明。
实施例一
编码端：
1、编码端确定可分级视频编码的总分层数，设置参考层号集合，并发送总分层数以及参考层号集合到解码端。
该步骤中，参考层号集合是编码端在编码一帧图像需要进行参考时所选择的参考层号集合，其包括待参考的层号，例如参考层号集合Rx＝{1,4,6}，表示层号为1、4、6的重建图像将会被后续图像帧参考，需要保留在DPB中。其中，参考层号集合中的层号不会大于可分级编码的总分层数Lmax。当参考层号集合中有层号大于可分级编码的总分层数时，该层号将被编码端忽略。
参考层号集合是由编码端进行设置，参考层号集合中的层号数量小于或等于总分层数Lmax，设置方法不限，例如可根据芯片能力，设置参考层号集合中层号数量不超过最大分层数的一半，层号间隔可为2，如总分层数Lmax＝6，则参考层号集合Rx＝{1,3,5}；或者参考层参考层号集合包含总分层数，如最大分层数Lmax＝6，参考层号集合Rx＝{1,3,6}；或者依据实时编码和网络反馈情况进行动态设置。
总分层数和参考层号集合可以以码流的形式发送到解码端，也可以是解码端与编码端协商确定，本申请对此不做具体限定。
每一帧都可以具有独立且不同的参考层号集合，或者一组/全部图像帧可以同时具有相同的参考层号集合，这里不做限定。
2、编码端对当前图像进行可分级编码，并依据参考层号集合保存重建图像。
编码端获取一帧图像，以步骤1中的总分层数，按照分辨率可分级或质量可分级进行编码，将图像编码为多层级的码流，当层号在参考层号集合中时，将该层的编码重建图像存入DPB，以供后续图像帧参考。例如，参考层号集合为Rx＝{1,4,6}，则当前图像的层号为1、4、6的重建图像将存入DPB。
3、获取信道反馈信息，依据信道反馈信息以及参考层号集合编码后续图像帧。
将编码后的分级码流通过网络进行传输，网络可以是具有丢包特性的传输网。可以依据编码码流的不同层级进行优先级排序，并按照优先级从低到高进行丢弃，例如基本层码流具有最高优先级，需要最大化保证其能够发送成功；增强层越往高层，其优先级越低，保证传输成功的优先级则越低，为保证优先级更高的层级通过，这些优先级低的层级码流可以主动丢弃不进行传输。
传输完成后，解码端反馈收到的帧号与层号信息，表示接收到了哪一帧的哪一层。这里的传输完成，指的是在一定时间内的传输的结束时刻，例如在编码后一帧之前，表示前一帧传输完成；或者在后一帧编码码流送入传输模块之前，表示前一帧传输完成；或者前一帧的所有层都传输完毕，表示前一帧传输完成，这里不做限定。
在编码后一帧之前，编码器获取信道反馈信息。根据解码端已收到的帧号与层号，结合参考层号集合中的层号来获取参考图像。具体的，依据解码端已收到的帧号与层号，取距离当前图像最近的帧号，并取该帧号对应的图像帧的参考层号集合中比该层号小且距离该层号最近的层号。例如，解码端收到前一帧的第5层，而前一帧的参考层号集合Rx＝{1,4,6}，则取前一帧的层号4的重建图像作为参考图像进行编码。或者，编码端可以在确定收到的前一帧的第5层是小于前一帧的参考层号集合中的最高层6，可以将信道反馈信息指示的多个帧号中的指定帧号确定为参考帧号，此时取的参考帧号是确认解码端已经接收完毕的帧。例如，编码第3帧，如果解码端已收到的帧号包含第1帧，可以指定参考第1帧。
4、重复步骤2和3，直到编码传输完成视频中的所有图像。
解码端：
1、解码端获取可分级视频编码总分层数，以及参考层号集合信息。
解码端可以通过解析码流获取到总分层数和参考层号集合，也可以和编码端协商确定总分层数和参考层号集合，本申请对此不做具体限定。
2、解码端获取可分级视频码流进行解码，并依据接收到的每帧的层号，以及该帧的参考层号集合，将解码后的重建图像放入DPB。
解码端接收到码流后，将码流直接送入解码器进行解码。解码端解析码流按照从低层次到高层次的顺序，解码一帧图像的基本层与增强层。每解码获得一层重建图像后，将依据该帧的参考层号集合，判断该层的重建图像是否需要送入DPB。具体地，若解码到某一层的层号在该帧的参考层号集合中，则将该层重建图像放入DPB中；如果解码到该帧的更高层，而且该层层号也在该帧的参考层号集合中时，则将该层图像放入DPB，并替代进入DPB的该帧的低层重建图像，作为该帧的参考层图像，将被后续帧参考。这里的替代可以是图像数据的重写与覆盖，复用一个存储空间；也可以是以标注的形式将该层标记为参考层，将低层标记为非参考层，并保留参考层的存储空间，将非参考层的存储空间释放。
如果由解码端进行已接收到的帧号和层号信息反馈，则解码端获取该帧所有能收到的数据之后，反馈已收到对应于该帧的帧号与层号。或者，解码端可以每收到该帧的一层数据，就反馈已收到对应于该帧的帧号和层号，并按照层号从小到大顺序进行反馈。
3、解码端解码完成一帧数据，获得该帧最高层的重建图像，并将图像送入显示模块进行显示。
解码完成一帧数据分为两种情况。第一种是解码端收到了该帧的最高层码流，解码出来该帧的最高层的重建图像，此时可将该图像直接送入显示模块。这里，判断是否为该帧的最高层，可以通过解析码流中的层级信息，判断该层层号是否与总分层数相等来得出。第二种是解码端收到了该帧的非最高层码流，解码获得该层的重建图像后，获取到接下来解码的码流属于下一帧的基本层码流，此时则将解码后的该层重建图像作为该帧最高层重建图像，送入显示模块。
需要注意的是，该步骤获得的最高层的重建图像，不一定是存入DPB的重建图像，只有层号位于该帧参考层号集合中的那些层级的重建图像，才能存入DPB。
4、基于解码图像缓冲区获取参考帧，解码后续图像，直至完成所有图像。
在解码后续图像，需要使用已编码帧作为参考帧时，则直接获取该帧进入DPB中的重建图像，进行参考并完成解码。
在解码后续图像之前，可以获取该图像的参考层号集合，用于在解码完成该图像的不同层级的重建图像后，按照步骤2将对应层级的重建图像存入DPB队列中。
本实施例的技术效果包括：
(1)由于指定了存入DPB中的层号的重建图像，因此在编码端，非指定的层号的重建图像将不会存入DPB，降低了DPB的存储成本。
(2)编解码端均不用大量的写入操作来将不必要的层的重建图像写入DPB的数据存储器中，降低了写入带宽，也提高了编解码处理速度。
(3)端到端编码方案基于信道反馈信息，因此即使丢帧，也不会出现解码端找不到参考图像，从而导致解码花屏或解码不正确的现象，改善了主观体验。另外，信道反馈信息能够很好地指导编码端对参考图像的选择，使用接收到的较优参考层进行参考，提升了编码压缩效率。
(4)解码端送入DPB的重建层图像可以与送显示的图像不同，送显示的图像可以是层号大于送入DPB的重建层图像，图像质量更好，因此能够在该方案中送显较好画质的图像，保证了用户的观看体验。
实施例二
编码端：
1、与实施例一编码端步骤1相同。
本实施例中编码端编码后将码流发送到多个解码端，因此这里将建立由一个编码端与多个解码端的多路连接，每一路传送的码流都是相同的码流。
2、与实施例一编码端步骤2相同。
3、与实施例一编码端步骤3相同，但在依据信道反馈信息时有一些不同。
该步骤中，传输完成后，编码端需要接收所有解码端的信道反馈信息，也就是说，需要获得当前图像在所有解码端的接收情况，包含所有解码端已接收到的帧号与层号，不同的解码端所接收到同一帧的最高层的层号可不同。
在编码后一帧之前，依据已收到的上述帧号与层号，选择所有解码端的信道反馈信息中接收到的共有帧号中的最大帧号作为参考帧号，并取该帧的参考层号集合中比目标层号(参见上述方法实施例确定)小的且距离目标层号最近的层号作为参考层号。
将该帧所使用的参考帧号与参考层号编码到码流中。
4、与实施例一编码端步骤4相同。
解码端：
1、与实施例一解码端步骤1相同。
2、与实施例一解码端步骤2相同，但在将该图像的不同层重建图像存入DPB时，每个解码端都需要保留该帧的参考层号集合中的所有层号的重建图像，而不能将获取到的高层重建图像替代进入DPB的该帧的低层重建图像，原因是解码端无法知道后续图像帧是使用哪一层作为参考层。
3、与实施例一解码端步骤3相同。
4、与实施例一解码端步骤4相同。
实施例三
本实施例给出基于信道反馈信息的基于指定层参考的编码端码流语法和语义示例。
在实施例一和实施例二中，需要编码端将每帧的参考层号集合写入码流中，传输到解码端，让解码端能够获取到该信息。本实施例中的码流信息不限于添加到H.264和H.265等标准协议的码流中，也可以添加到非标准的码流中。本实施例以H.265标准码流为例。
第一种示例，基于图像参数集(picture parameter set，PPS)的编码参考层号集合。在PPS中添加指示可分级编码的语法元素，并在PPS中添加指示参考层号集合的语法元素，如下表所示：
Figure BDA0003324107470000351
新增语法元素语义如下：
pps_shortrange_multilayer_flag用于指示添加分层编码配置参数。该值为1时表示当前图像序列使用分层编码方法，需要解析分层编码方法的语法元素；该值为0时表示不使用。
pps_candidate_reference_layer用于指示参考层号集合，解码器一帧解码完成后，需要存储的重建图像的层号，该重建图像作为参考帧进入DPB中。示例中，该语法可以是8位，每个位代表某一层的层号，比如第0位可代表基本层，第1～7位可分别代表增强层第1层到增强层第7层。这里的表现形式可不限，比如位数可以依据最高层号进行调整，如果最高层号大于8，则该语法的位数可以是多于8位。
解码端解析和处理方法如下：
解码端获取码流，解析PPS信息pic_parameter_set_rbsp，当解析到元素pps_extension_present_flag＝1时，将解析pps_shortrange_multilayer_flag；若解析到pps_shortrange_multilayer_flag＝1，则进一步解析pps_candidate_reference_layer，获取该元素的值，根据该元素的值的每个位上的值，即可构建该图像序列的参考层号集合。
若解析到元素pps_extension_present_flag＝0，则不做进一步解析pps_shortrange_multilayer_flag；若解析到pps_shortrange_multilayer_flag＝0，则不做进一步解析pps_candidate_reference_layer，此时解码器将不会按照实施例一的方法进行处理。
在解析到新的pps_candidate_reference_layer语法元素之前，该图像序列的参考层号集合不会更新。
第二种示例，基于分片头(slice segment header，SSH)编码参考层号集合。在SSH中添加指示可分级编码的语法元素，并在PPS中添加指示参考层号集合的语法元素，如下表所示：
Figure BDA0003324107470000361
新增语法元素语义如下：
ssh_shortrange_multilayer_flag用于指示该分片添加分层编码配置参数，该值为1时表示当前图像分片使用分层编码方法，需要解析该分片对应的分层编码方法的语法元素；该值为0时表示不使用。
ssh_candidate_reference_layer用于指示该分片的参考层号集合，解码器当前分片解码完成后，需要存储的重建图像的层号，该重建图像作为参考帧进入DPB中。示例中，该语法可以是8位，每个位代表某一层的层号，比如第0位可代表基本层，第1～7位可分别代表增强层第1层到增强层第7层。这里的表现形式可不限，比如位数可以依据最高层号进行调整，如果最高层号大于8，则该语法的位数可以是多于8位。
解码端解析和处理方法与第一种示例类似，区别主要在于该部分解析的信息是对应于图像分片的。
图9为本申请实施例的编码装置900的结构示意图。该编码装置900包括：帧间预测模块901和编码模块902。其中，
帧间预测模块901，用于根据信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，所述信道反馈信息用于指示解码端接收到的图像帧的信息；获取与所述参考帧号对应的第一图像帧的第一参考层号集合，所述第一参考层号集合包括N1个分层的层号，1≤N1＜L1，L1表示所述第一图像帧的总分层数；根据所述信道反馈信息和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号；编码模块902，用于根据所述参考帧号和所述参考层号对所述当前图像进行视频编码以得到码流。
在一种可能的实现方式中，所述编码模块902，具体用于从解码图像缓冲区DPB中获取与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像，所述DPB中针对所述第一图像帧仅存有所述N1个分层的重建图像；将获取的所述与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像作为参考图像，根据所述参考图像对所述当前图像进行所述视频编码以得到所述码流。
在一种可能的实现方式中，当只有一个解码端时，所述帧间预测模块901，具体用于获取多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述解码端接收到的图像帧的帧号；将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中最接近所述当前图像的帧号者确定为所述当前图像的参考帧号。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块901，具体用于将指示所述参考帧号的信道反馈信息所指示的最高层号确定为目标层号；当所述第一参考层号集合中包括所述目标层号时，将所述目标层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，将所述第一参考层号集合中小于且最接近所述目标层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，当有多个解码端时，所述帧间预测模块901，具体用于获取多组信道反馈信息，所述多组信道反馈信息和所述多个解码端对应，每组信道反馈信息包括多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示对应的解码端接收到的图像帧的帧号；根据所述多组信道反馈信息确定一个或多个共有帧号，所述共有帧号是指每组信道反馈信息中都有至少一个信道反馈信息指示了的帧号；根据所述一个或多个共有帧号确定所述当前图像的所述参考帧号。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块901，具体用于获取所述多组信道反馈信息的各组中指示所述参考帧号的信道反馈信息所指示的最高层号；将多个所述最高层号中的最小者确定为目标层号；根据所述目标层号和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，所述信道反馈信息来自对应的解码端和/或传输链路上的网络设备。
在一种可能的实现方式中，所述信道反馈信息基于已发送的码流生成。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块901，具体用于获取多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述解码端接收到的图像帧的帧号；将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中最接近所述当前图像的帧号者确定为目标帧号；当指示所述目标帧号的信道反馈信息所指示的最高层号大于或等于第二参考层号集合中的最高层号时，将所述目标帧号确定为所述参考帧号，所述第二参考层号集合是与所述目标帧号对应的第二图像帧的参考层号集合。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块901，还用于当指示所述目标帧号的信道反馈信息所指示的最高层号小于所述第二参考层号集合中的最高层号时，将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中的指定帧号确定为所述当前图像的参考帧号。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块901，还用于当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，若所述第一参考层号集合中不包括小于所述目标层号的层号，则将所述当前图像的前一帧的参考帧号确定为所述当前图像的参考帧号，将所述前一帧的参考层号确定为所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，所述码流还包括所述第一参考层号集合。
在一种可能的实现方式中，所述码流还包括所述参考帧号。
在一种可能的实现方式中，所述码流还包括所述参考帧号和所述参考层号。
在一种可能的实现方式中，当所述当前图像为图像分片时，所述帧间预测模块901，具体用于确定所述当前图像的图像分片号和所述解码端接收到的图像帧的图像分片号相同，将所述解码端接收到的图像帧的所述图像分片号对应的层号确定为目标层号；当所述第一参考层号集合中包括所述目标层号时，将所述目标层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，将所述第一参考层号集合中小于且最接近所述目标层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
图10为本申请实施例的解码装置1000的结构示意图。该解码装置1000包括：获取模块1001、帧间预测模块1002、解码模块1003、显示模块1004和发送模块1005。其中，
获取模块1001，用于获取码流；帧间预测模块1002，用于解析所述码流以获取当前图像的参考帧号；获取与所述参考帧号对应的第三图像帧的第三参考层号集合，所述第三参考层号集合包括N2个分层的层号，1≤N2＜L2，L2表示所述第三图像帧的总分层数；根据所述第三参考层号集合确定所述当前图像的参考层号；解码模块1003，用于根据所述参考帧号和所述参考层号进行视频解码以得到所述当前图像的重建图像。
在一种可能的实现方式中，所述解码模块1003，具体用于从解码图像缓冲区DPB中获取与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像；将获取的所述与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像作为参考图像，根据所述参考图像进行所述视频解码以得到所述当前图像的重建图像。
在一种可能的实现方式中，所述解码模块1003，还用于将所述当前图像的N3个分层的重建图像存入DPB中，所述当前图像的第四参考层号集合包括M个分层的层号，所述M个分层包括所述N3个分层，1≤M＜L3，L3表示所述当前图像的总分层数；或者，将所述N3个分层中的最高层的重建图像存入所述DPB中。
在一种可能的实现方式中，显示模块1004，用于将所述当前图像的第L4层的重建图像送显，L4表示所述当前图像解码得到的最高层的层号。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块1002，具体用于确定解码得到的所述第三图像帧的多个重建图像分别对应的层号中的最高层号；当所述第三参考层号集合中包括所述最高层号时，将所述最高层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，当所述参考层号集合中不包括所述最高层号时，将所述第三参考层号集合中小于且最接近所述最高层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，所述帧间预测模块1002，还用于当所述第三参考层号集合中不包括所述最高层号时，若所述第三参考层号集合中不包括小于所述最高层号的层号，则将所述当前图像的前一帧的参考帧号确定为所述当前图像的参考帧号，将所述前一帧的参考层号确定为所述当前图像的参考层号。
在一种可能的实现方式中，发送模块1005，用于确定接收到的图像帧的帧号和层号；向编码端发送信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述接收到的图像帧的所述帧号和所述层号。
在一种可能的实现方式中，所述发送模块1005，具体用于当根据所述码流中的帧号确定开始解析第二帧时，向所述编码端发送所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示第一帧的帧号和接收到的所述第一帧的最高层的层号，所述第一帧是所述第二帧的前一帧；或者，当根据接收到的图像帧的层号确定所述第一帧已接收完时，向所述编码端发送所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述第一帧的帧号和接收到的所述第一帧的最高层的层号。
在一种可能的实现方式中，当所述当前图像为图像分片时，所述发送模块1005，还用于确定接收到的图像帧的图像分片号；相应的，所述信道反馈信息还用于指示所述图像分片号。
在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor,DSP)、特定应用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)或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。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。本申请实施例公开的方法的步骤可以直接体现为硬件编码处理器执行完成，或者用编码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
上述各实施例中提及的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-onlymemory，ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rateSDRAM，DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(directrambus RAM，DR RAM)。应注意，本文描述的系统和方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，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申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
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，本申请的技术方案本质上或者说对现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(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方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (53)

1.一种图像编码方法，其特征在于，包括：
根据信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，所述信道反馈信息用于指示解码端接收到的图像帧的信息；
获取与所述参考帧号对应的第一图像帧的第一参考层号集合，所述第一参考层号集合包括N1个分层的层号，1≤N1＜L1，L1表示所述第一图像帧的总分层数；
根据所述信道反馈信息和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号；
根据所述参考帧号和所述参考层号对所述当前图像进行视频编码以得到码流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考帧号和所述参考层号对所述当前图像进行视频编码以得到码流，包括：
从解码图像缓冲区DPB中获取与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像，所述DPB中针对所述第一图像帧仅存有所述N1个分层的重建图像；
将获取的所述与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像作为参考图像，根据所述参考图像对所述当前图像进行所述视频编码以得到所述码流。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当只有一个解码端时，所述根据信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，包括：
获取多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述解码端接收到的图像帧的帧号；
将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中最接近所述当前图像的帧号者确定为所述当前图像的参考帧号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述信道反馈信息和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号，包括：
将指示所述参考帧号的信道反馈信息所指示的最高层号确定为目标层号；
当所述第一参考层号集合中包括所述目标层号时，将所述目标层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，
当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，将所述第一参考层号集合中小于且最接近所述目标层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当有多个解码端时，所述根据信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，包括：
获取多组信道反馈信息，所述多组信道反馈信息和所述多个解码端对应，每组信道反馈信息包括多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示对应的解码端接收到的图像帧的帧号；
根据所述多组信道反馈信息确定一个或多个共有帧号，所述共有帧号是指每组信道反馈信息中都有至少一个信道反馈信息指示了的帧号；
根据所述一个或多个共有帧号确定所述当前图像的所述参考帧号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述信道反馈信息和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号，包括：
获取所述多组信道反馈信息的各组中指示所述参考帧号的信道反馈信息所指示的最高层号；
将多个所述最高层号中的最小者确定为目标层号；
根据所述目标层号和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述信道反馈信息来自对应的解码端和/或传输链路上的网络设备。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述信道反馈信息基于已发送的码流生成。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，包括：
获取多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述解码端接收到的图像帧的帧号；
将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中最接近所述当前图像的帧号者确定为目标帧号；
当指示所述目标帧号的信道反馈信息所指示的最高层号大于或等于第二参考层号集合中的最高层号时，将所述目标帧号确定为所述参考帧号，所述第二参考层号集合是与所述目标帧号对应的第二图像帧的参考层号集合。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当指示所述目标帧号的信道反馈信息所指示的最高层号小于所述第二参考层号集合中的最高层号时，将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中的指定帧号确定为所述当前图像的参考帧号。
11.根据权利要求4或6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，若所述第一参考层号集合中不包括小于所述目标层号的层号，则将所述当前图像的前一帧的参考帧号确定为所述当前图像的参考帧号，将所述前一帧的参考层号确定为所述当前图像的参考层号。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，所述码流还包括所述第一参考层号集合。
13.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述码流还包括所述参考帧号。
14.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其特征在于，所述码流还包括所述参考帧号和所述参考层号。
15.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，当所述当前图像为图像分片时，所述信道反馈信息包括所述解码端接收到的图像帧的图像分片号和所述图像分片号对应的层号；
所述根据所述信道反馈信息和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号，包括：
若所述当前图像的图像分片号和所述解码端接收到的图像帧的图像分片号相同，将所述解码端接收到的图像帧的所述图像分片号对应的层号确定为目标层号；
当所述第一参考层号集合中包括所述目标层号时，将所述目标层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，
当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，将所述第一参考层号集合中小于且最接近所述目标层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
16.一种图像解码方法，其特征在于，包括：
获取码流；
解析所述码流以获取当前图像的参考帧号；
获取与所述参考帧号对应的第三图像帧的第三参考层号集合，所述第三参考层号集合包括N2个分层的层号，1≤N2＜L2，L2表示所述第三图像帧的总分层数；
根据所述第三参考层号集合确定所述当前图像的参考层号；
根据所述参考帧号和所述参考层号进行视频解码以得到所述当前图像的重建图像。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考帧号和所述参考层号进行视频解码以得到所述当前图像的重建图像，包括：
从解码图像缓冲区DPB中获取与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像；
将获取的所述与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像作为参考图像，根据所述参考图像进行所述视频解码以得到所述当前图像的重建图像。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述当前图像的N3个分层的重建图像存入DPB中，所述当前图像的第四参考层号集合包括M个分层的层号，所述M个分层包括所述N3个分层，1≤M＜L3，L3表示所述当前图像的总分层数；或者，
将所述N3个分层中的最高层的重建图像存入所述DPB中。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述当前图像的第L4层的重建图像送显，L4表示所述当前图像解码得到的最高层的层号。
20.根据权利要求16-19中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三参考层号集合确定所述当前图像的参考层号，包括：
确定解码得到的所述第三图像帧的多个重建图像分别对应的层号中的最高层号；
当所述第三参考层号集合中包括所述最高层号时，将所述最高层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，
当所述参考层号集合中不包括所述最高层号时，将所述第三参考层号集合中小于且最接近所述最高层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述第三参考层号集合中不包括所述最高层号时，若所述第三参考层号集合中不包括小于所述最高层号的层号，则将所述当前图像的前一帧的参考帧号确定为所述当前图像的参考帧号，将所述前一帧的参考层号确定为所述当前图像的参考层号。
22.根据权利要求16-21中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定接收到的图像帧的帧号和层号；
向编码端发送信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述帧号和所述层号。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述向编码端发送信道反馈信息，包括：
当根据所述码流中的帧号确定开始解析第二帧时，向所述编码端发送所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示第一帧的帧号和接收到的所述第一帧的最高层的层号，所述第一帧是所述第二帧的前一帧；或者，
当根据接收到的图像帧的层号确定所述第一帧已接收完时，向所述编码端发送所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述第一帧的帧号和接收到的所述第一帧的最高层的层号。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其特征在于，当所述当前图像为图像分片时，所述方法还包括：
确定接收到的图像帧的图像分片号；
相应的，所述信道反馈信息还用于指示所述图像分片号。
25.一种图像编码装置，其特征在于，包括：
帧间预测模块，用于根据信道反馈信息确定当前图像的参考帧号，所述信道反馈信息用于指示解码端接收到的图像帧的信息；获取与所述参考帧号对应的第一图像帧的第一参考层号集合，所述第一参考层号集合包括N1个分层的层号，1≤N1＜L1，L1表示所述第一图像帧的总分层数；根据所述信道反馈信息和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号；
编码模块，用于根据所述参考帧号和所述参考层号对所述当前图像进行视频编码以得到码流。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述编码模块，具体用于从解码图像缓冲区DPB中获取与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像，所述DPB中针对所述第一图像帧仅存有所述N1个分层的重建图像；将获取的所述与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像作为参考图像，根据所述参考图像对所述当前图像进行所述视频编码以得到所述码流。
27.根据权利要求25或26所述的装置，其特征在于，当只有一个解码端时，所述帧间预测模块，具体用于获取多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述解码端接收到的图像帧的帧号；将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中最接近所述当前图像的帧号者确定为所述当前图像的参考帧号。
28.根据权利要求27所述的装置，其特征在于，所述帧间预测模块，具体用于将指示所述参考帧号的信道反馈信息所指示的最高层号确定为目标层号；当所述第一参考层号集合中包括所述目标层号时，将所述目标层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，将所述第一参考层号集合中小于且最接近所述目标层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
29.根据权利要求25或26所述的装置，其特征在于，当有多个解码端时，所述帧间预测模块，具体用于获取多组信道反馈信息，所述多组信道反馈信息和所述多个解码端对应，每组信道反馈信息包括多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示对应的解码端接收到的图像帧的帧号；根据所述多组信道反馈信息确定一个或多个共有帧号，所述共有帧号是指每组信道反馈信息中都有至少一个信道反馈信息指示了的帧号；根据所述一个或多个共有帧号确定所述当前图像的所述参考帧号。
30.根据权利要求29所述的装置，其特征在于，所述帧间预测模块，具体用于获取所述多组信道反馈信息的各组中指示所述参考帧号的信道反馈信息所指示的最高层号；将多个所述最高层号中的最小者确定为目标层号；根据所述目标层号和所述第一参考层号集合确定所述当前图像的参考层号。
31.根据权利要求25-30中任一项所述的装置，其特征在于，所述信道反馈信息来自对应的解码端和/或传输链路上的网络设备。
32.根据权利要求25-30中任一项所述的装置，其特征在于，所述信道反馈信息基于已发送的码流生成。
33.根据权利要求25或26所述的装置，其特征在于，所述帧间预测模块，具体用于获取多个所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述解码端接收到的图像帧的帧号；将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中最接近所述当前图像的帧号者确定为目标帧号；当指示所述目标帧号的信道反馈信息所指示的最高层号大于或等于第二参考层号集合中的最高层号时，将所述目标帧号确定为所述参考帧号，所述第二参考层号集合是与所述目标帧号对应的第二图像帧的参考层号集合。
34.根据权利要求33所述的装置，其特征在于，所述帧间预测模块，还用于当指示所述目标帧号的信道反馈信息所指示的最高层号小于所述第二参考层号集合中的最高层号时，将所述多个信道反馈信息指示的多个帧号中的指定帧号确定为所述当前图像的参考帧号。
35.根据权利要求28或30所述的装置，其特征在于，所述帧间预测模块，还用于当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，若所述第一参考层号集合中不包括小于所述目标层号的层号，则将所述当前图像的前一帧的参考帧号确定为所述当前图像的参考帧号，将所述前一帧的参考层号确定为所述当前图像的参考层号。
36.根据权利要求25-35中任一项所述的装置，其特征在于，所述码流还包括所述第一参考层号集合。
37.根据权利要求25-28中任一项所述的装置，其特征在于，所述码流还包括所述参考帧号。
38.根据权利要求25-36中任一项所述的装置，其特征在于，所述码流还包括所述参考帧号和所述参考层号。
39.根据权利要求25-38中任一项所述的装置，其特征在于，当所述当前图像为图像分片时，所述帧间预测模块，具体用于确定所述当前图像的图像分片号和所述解码端接收到的图像帧的图像分片号相同，将所述解码端接收到的图像帧的所述图像分片号对应的层号确定为目标层号；当所述第一参考层号集合中包括所述目标层号时，将所述目标层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，当所述第一参考层号集合中不包括所述目标层号时，将所述第一参考层号集合中小于且最接近所述目标层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
40.一种图像解码装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取码流；
帧间预测模块，用于解析所述码流以获取当前图像的参考帧号；获取与所述参考帧号对应的第三图像帧的第三参考层号集合，所述第三参考层号集合包括N2个分层的层号，1≤N2＜L2，L2表示所述第三图像帧的总分层数；根据所述第三参考层号集合确定所述当前图像的参考层号；
解码模块，用于根据所述参考帧号和所述参考层号进行视频解码以得到所述当前图像的重建图像。
41.根据权利要求40所述的装置，其特征在于，所述解码模块，具体用于从解码图像缓冲区DPB中获取与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像；将获取的所述与所述参考帧号和所述参考层号对应的重建图像作为参考图像，根据所述参考图像进行所述视频解码以得到所述当前图像的重建图像。
42.根据权利要求40或41所述的装置，其特征在于，所述解码模块，还用于将所述当前图像的N3个分层的重建图像存入DPB中，所述当前图像的第四参考层号集合包括M个分层的层号，所述M个分层包括所述N3个分层，1≤M＜L3，L3表示所述当前图像的总分层数；或者，将所述N3个分层中的最高层的重建图像存入所述DPB中。
43.根据权利要求42所述的装置，其特征在于，还包括：
显示模块，用于将所述当前图像的第L4层的重建图像送显，L4表示所述当前图像解码得到的最高层的层号。
44.根据权利要求40-43中任一项所述的装置，其特征在于，所述帧间预测模块，具体用于确定解码得到的所述第三图像帧的多个重建图像分别对应的层号中的最高层号；当所述第三参考层号集合中包括所述最高层号时，将所述最高层号确定为所述当前图像的参考层号；或者，当所述参考层号集合中不包括所述最高层号时，将所述第三参考层号集合中小于且最接近所述最高层号的层号确定为所述当前图像的参考层号。
45.根据权利要求44所述的装置，其特征在于，所述帧间预测模块，还用于当所述第三参考层号集合中不包括所述最高层号时，若所述第三参考层号集合中不包括小于所述最高层号的层号，则将所述当前图像的前一帧的参考帧号确定为所述当前图像的参考帧号，将所述前一帧的参考层号确定为所述当前图像的参考层号。
46.根据权利要求40-45中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：发送模块，用于确定接收到的图像帧的帧号和层号；向编码端发送信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述帧号和所述层号。
47.根据权利要求46所述的装置，其特征在于，所述发送模块，具体用于当根据所述码流中的帧号确定开始解析第二帧时，向所述编码端发送所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示第一帧的帧号和接收到的所述第一帧的最高层的层号，所述第一帧是所述第二帧的前一帧；或者，当根据接收到的图像帧的层号确定所述第一帧已接收完时，向所述编码端发送所述信道反馈信息，所述信道反馈信息用于指示所述第一帧的帧号和接收到的所述第一帧的最高层的层号。
48.根据权利要求46或47所述的装置，其特征在于，当所述当前图像为图像分片时，所述发送模块，还用于确定接收到的图像帧的图像分片号；
相应的，所述信道反馈信息还用于指示所述图像分片号。
49.一种编码器，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
非瞬时性计算机可读存储介质，耦合到所述处理器并存储由所述处理器执行的程序，其中所述程序在由所述处理器执行时，使得所述编码器执行根据权利要求1-15任一项所述的方法。
50.一种解码器，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
非瞬时性计算机可读存储介质，耦合到所述处理器并存储由所述处理器执行的程序，其中所述程序在由所述处理器执行时，使得所述解码器执行根据权利要求16-24任一项所述的方法。
51.一种非瞬时性计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序代码，当其由计算机设备执行时，用于执行根据权利要求1-24任一项所述的方法。
52.一种非瞬时性存储介质，其特征在于，包括根据权利要求1-24任一项所述的方法编码的比特流。
53.一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-24任意一项所述的方法。
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