CN116112693A - 高分辨率视频信号低码流的采编方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供高分辨率视频信号低码流的采编方法、装置和系统，该方法包括：获取事先训练好的多个参考块，将采集到的视频帧进行分块处理，获得多个视频块，每个视频块的像素个数与每个参考块的像素个数相同；将视频块与多个参考块对比，获得与视频块的特征相同或相近的参考块；计算视频块与参考块之间的残差，计算视频块中的内容对应的第一信息熵和残差块中的内容对应的第二信息熵；判断第二信息熵是否小于第一信息熵，如果是，对残差块的内容进行熵编码获得残差编码数据；将残差编码数据和参考块对应的编号发送至视频接收端设备。本发明仅对残差数据进行编码，不仅提高编码效率，还可以节省传输带宽。
Description
技术领域
本发明涉及视频信号处理技术领域，尤其涉及高分辨率视频信号低码流的采编方法、装置和系统。
背景技术
航天遥测系统通过安装在箭体内部的多个摄像头传感器采集视频，编码后通过天基或者地基的通信链路，将视频信号发送到地面的接收设备，接收设备将各路视频数据进行解码用于存储或播放。
随着视频监视技术的发展，针对遥测系统，人们已经不满足于只传输传统上的测量值，而希望能够传输实时视频信号。在飞行器飞行过程中，将高清摄像头拍摄到的视频通过遥测信道实时传送到遥测地面站，通过地面处理后显示给地面工作人员，已经成为飞行试验中不可或缺的技术手段。通过飞行器遥测数据图像传输，使地面工作人员能够实时观测飞行器飞行过程中关键部位、关键产品的状态，有利于飞行试验的总结和关键产品的改进，缩短研制周期。为满足观测需要，实际传输的视频帧率高，而且遥测系统在传输视频的同时，还需要传输飞行器的其他遥测数据。
目前视频信号在发射端的编码方法是采用的通用的视频编解码方法，即VP8/H.264/H.265等通用的编解码方式。由于是通用的编解码方式，支持所有视频数据的使用场景，不仅编解码效率低，在带宽资源有限的情况下，仍然不能满足高清视频传输的实际需求。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供高分辨率视频信号低码流的采编方法、装置和系统，以解决现有技术中不仅编解码效率低，在带宽资源有限的情况下，仍然不能满足高清视频传输的实际需求的技术问题。
为达到上述目的，第一方面，本发明提供一种高分辨率视频信号低码流的采编方法，应用于视频采集端设备，所述方法包括：
获取事先训练好的多个参考块，每个所述参考块对应一个唯一的编码；
将采集到的视频帧进行分块处理，获得多个视频块，每个所述视频块的像素个数与每个所述参考块的像素个数相同；
将所述视频块与多个所述参考块对比，获得与所述视频块的特征相同或相近的参考块；
计算所述视频块与所述参考块之间的残差，获得残差块，计算所述视频块中的内容对应的第一信息熵和所述残差块中的内容对应的第二信息熵；
判断所述第二信息熵是否小于所述第一信息熵，如果是，对所述残差块的内容进行熵编码获得残差编码数据；
将所述残差编码数据和所述参考块对应的编号发送至视频接收端设备。
在一些可能的实施方式中，所述采编方法还包括：
如果所述第二信息熵不小于所述第一信息熵，将所述视频块的内容进行熵编码，获得视频块编码数据，将所述视频块编码数据发送至所述视频接收端设备。
在一些可能的实施方式中，所述的将所述视频块与多个所述参考块对比，获得与所述视频块的特征相同或相近的参考块，具体包括：
将每个视频块的特征与所述视频块对应位置的参考块的特征进行对比，获得与所述视频块的特征相同或相近的参考块。
在一些可能的实施方式中，所述的计算所述视频块与所述参考块之间的残差，获得残差块，具体包括：
将所述视频块中的内容与所述参考块中的内容在RGB域或YUV域上做减法计算，获得所述视频块中的内容与所述参考块中的内容之间的残差值。
第二方面，本发明实施例提供了一种高分辨率视频信号低码流的采编方法，应用于视频接收端设备，所述方法包括：
接收残差编码数据、参考块对应的编号和视频块编码数据，分别对所述残差编码数据和所述视频块编码数据进行解码，获得所述残差块对应的视频内容和视频块对应的视频内容，根据所述参考块对应的编号获取所述参考块对应的视频内容；
将所述残差块对应的视频内容与所述参考块对应的视频内容相加，得到所述残差编码数据对应的视频块中的视频内容；
将所述残差编码数据对应的视频块中的视频内容与所述视频块编码数据对应的视频块中的内容进行拼接，获得视频图像。
在一些可能的实施方式中，所述的将所述残差块对应的视频内容与所述参考块对应的视频内容相加，具体包括：
所述残差块对应的视频内容与所述参考块对应的视频内容在RGB域或YUV域上做加法计算，获得所述残差块对应的视频块中的内容。
第三方面，本发明实施例提供了一种高分辨率视频信号低码流的采编装置，应用于视频采集端设备，所述采集装置包括：
获取单元，用于获取事先训练好的多个参考块，每个所述参考块对应一个唯一的编码；
分块单元，用于将采集到的视频帧进行分块处理，获得多个视频块，每个所述视频块的像素个数与每个所述参考块的像素个数相同；
对比单元，用于将所述视频块与多个所述参考块对比，获得与所述视频块的特征相同或相近的参考块；
减法计算单元，用于计算所述视频块与所述参考块之间的残差，获得残差块，计算所述视频块中的内容对应的第一信息熵和所述残差块中的内容对应的第二信息熵；
判断单元，用于判断所述第二信息熵是否小于所述第一信息熵；
编码与发送单元，用于当所述第二信息熵小于所述第一信息熵时，对所述残差块的内容进行熵编码获得残差编码数据；将所述残差编码数据和所述参考块对应的编号发送至视频接收端设备。
在一些可能的实施方式中，所述编码与发送单元还用于：
当所述第二信息熵不小于所述第一信息熵时，将所述视频块的内容进行熵编码，获得视频块编码数据，将所述视频块编码数据发送至所述视频接收端设备。
在一些可能的实施方式中，所述对比单元，具体用于：
将每个视频块的特征与所述视频块对应位置的参考块的特征进行对比，获得与所述视频块的特征相同或相近的参考块。
在一些可能的实施方式中，所述减法计算单元具体用于：
将所述视频块中的内容与所述参考块中的内容在RGB域或YUV域上做减法计算，获得所述视频块中的内容与所述参考块中的内容之间的残差值。
第四方面，本发明实施例提供了一种高分辨率视频信号低码流的采编装置，应用于视频接收端设备，所述采编装置包括：
接收与解码单元，用于接收残差编码数据、参考块对应的编号和视频块编码数据，分别对所述残差编码数据和所述视频块编码数据进行解码，获得所述残差块对应的视频内容和视频块对应的视频内容，根据所述参考块对应的编号获取所述参考块对应的视频内容；
加法计算单元，用于将所述残差块对应的视频内容与所述参考块对应的视频内容相加，得到所述残差编码数据对应的视频块中的视频内容；
拼接单元，用于将所述残差编码数据对应的视频块中的视频内容与所述视频块编码数据对应的视频块中的内容进行拼接，获得视频图像。
在一些可能的实施方式中，所述加法计算单元具体用于：
所述残差块对应的视频内容与所述参考块对应的视频内容在RGB域或YUV域上做加法计算，获得所述残差块对应的视频块中的内容。
第五方面，本发明实施例提供了一种高分辨率视频信号低码流的采编系统，所述采编系统包括：
训练单元，用于将不同角度和位置的参考视频图像的每帧内容切割成多个像素块，对切割后的像素块的特征进行分析，获得多个参考块，并将所述多个参考块发送至视频采集设备端和视频接收设备端；
所述视频采集设备端，用于获取事先训练好的多个参考块，每个所述参考块对应一个唯一的编码；将采集到的视频帧进行分块处理，获得多个视频块，每个所述视频块的像素个数与每个所述参考块的像素个数相同；将所述视频块与多个所述参考块对比，获得与所述视频块的特征相同或相近的参考块；计算所述视频块与所述参考块之间的残差，获得残差块，计算所述视频块中的内容对应的第一信息熵和所述残差块中的内容对应的第二信息熵；判断所述第二信息熵是否小于所述第一信息熵，如果是，对所述残差块的内容进行熵编码获得残差编码数据；将所述残差编码数据和所述参考块对应的编号发送至视频接收端设备；
所述视频接收设备端，用于接收残差编码数据、参考块对应的编号和视频块编码数据，分别对所述残差编码数据和所述视频块编码数据进行解码，获得所述残差块对应的视频内容和视频块对应的视频内容，根据所述参考块对应的编号获取所述参考块对应的视频内容；将所述残差块对应的视频内容与所述参考块对应的视频内容相加，得到所述残差编码数据对应的视频块中的视频内容；将所述残差编码数据对应的视频块中的视频内容与所述视频块编码数据对应的视频块中的内容进行拼接，获得视频图像。
第六方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任意一种高分辨率视频信号低码流的采编方法。
第七方面，本发明实施例提供了一种电子设备，其包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如上述任意一种高分辨率视频信号低码流的采编方法。
上述技术方案具有如下有益效果：
本发明提供了一种高分辨率视频信号低码流的采编方法、装置、系统、介质和设备，该方法包括：获取事先训练好的多个参考块，每个参考块对应一个唯一的编码；将采集到的视频帧进行分块处理，获得多个视频块，每个视频块的像素个数与每个参考块的像素个数相同；将视频块与多个参考块对比，获得与视频块的特征相同或相近的参考块；计算视频块与参考块之间的残差，获得残差块，计算视频块中的内容对应的第一信息熵和残差块中的内容对应的第二信息熵；判断第二信息熵是否小于第一信息熵，如果是，对残差块的内容进行熵编码获得残差编码数据；将残差编码数据和参考块对应的编号发送至视频接收端设备。本发明实施例仅对残差数据进行编码，不仅可以提高编码效率，用更少的数据流就能传送到地面接收端；而且对于相同的传输带宽的链路，能传送更高分辨率，更高码流的视频数据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的一种应用于视频采集端设备的高分辨率视频信号低码流的采编方法的流程图；
图2是本发明实施例的一种应用于视频采集端设备的高分辨率视频信号低码流的采编示意图；
图3是本发明实施例一种应用于视频接收端设备高分辨率视频信号低码流的采编方法；
图4是本发明实施例的一种应用于视频接收端设备的高分辨率视频信号低码流的采编示意图；
图5是本发明实施例的一种应用于视频采集端设备高分辨率视频信号低码流的采编装置的结构框图；
图6是本发明实施例的一种应用于视频接收端设备高分辨率视频信号低码流的采编装置的结构框图；
图7是本发明实施例的一种高分辨率视频信号低码流的采编系统；
图8是本发明实施例的一种参考块的训练过程的示意图；
图9是本发明实施例的一种计算机可读存储介质的功能框图；
图10是本发明实施例的一种电子设备的功能框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1是本发明实施例的一种应用于视频采集端设备的高分辨率视频信号低码流的采编方法的流程图，图2是本发明实施例的一种应用于视频采集端设备的高分辨率视频信号低码流的采编示意图，如图1和图2所示，该方法包括：
步骤S11，获取事先训练好的多个参考块，每个参考块对应一个唯一的编码。
本实施例中，在航天发射前，对于已经固定安装位置的摄像头，可以进行起飞前的参考视频训练过程，对于采集到的视频数据，对每一帧视频图像数据进行分割，分成多个像素块，每个像素块包含NxN(N＝16，32，64，128……)个像素点，对这些像素块的内容特征进行分析，得到大量的参考块，例如，参考K、……参考n等，对每一个参考块进行唯一性编号记为参考块ID。
步骤S12，将采集到的视频帧进行分块处理，获得多个视频块，每个视频块的像素个数与每个参考块的像素个数相同。
本实施例中，在航天发射任务开始时，对实时采集到的视频帧采用相同的分块方式，即，如果参考块包含的像素个数为NxN个，那么对采集的视频帧进行分块时，每个视频块的像素个数同样也是NxN个，N的取值相同，这样，后续才可以对每个视频块按位置比对参考块。
步骤S13，将视频块与多个参考块对比，获得与视频块的特征相同或相近的参考块。
本实施例中，比对就是对两个视频块的内容特征相减，举个极端的例子，比如摄像头采集到一个64x64视频块A，比对数据库中的参考块，有一个参考块K的像素块内容与采集到的视频块A的内容完全相同，那么相减以后得到的结果就是64x64个0，编码内容就是“对比参考帧K全0”，传给接收端，接收端把“对比参考帧K全0”这个信息，去取出参考库里的参考块K，加上64x64个0，就获得了视频块A。
步骤S14，计算视频块与参考块之间的残差，获得残差块，计算视频块中的内容对应的第一信息熵和残差块中的内容对应的第二信息熵。
本实施例中，信息熵为是表达信源信息量的度量，信息熵的公式为：
其中，Pi是事件发生的概率，n是总事件的数目。Ii＝-log2(Pi)是单个事件的信息量，它和Pi成反比，也就是说，一个事件发生的概率越大，它所包含的信息量就越少，因为意料之中的事情不会带来多少新的信息。Pilog2(Pi)则是对各个事件的信息量进行加权平均，因为考虑到，小概率事件虽然包含的信息量大，但是发生概率小。
通过分别计算视频块中的内容对应的第一信息熵和残差块中的内容对应的第二信息熵，可以辨别出视频块的传输码流与残差块的传输码流哪一个码流大，哪一个码流小，进而判断传输的视频内容。
步骤S15，判断第二信息熵是否小于第一信息熵，如果是，对残差块的内容进行熵编码获得残差编码数据；如果第二信息熵不小于第一信息熵，将视频块的内容进行熵编码，获得视频块编码数据。
本实施例中，如果找到残差足够小的参考块，例如，计算视频块与参考块之间的残差，获得残差块，计算残差块中的内容对应的第一信息熵和残差块中的内容对应的第二信息熵那么视频的编码数据中，就不需要对采集到的视频块进行编码，只要发送参考块的ID，并对残差块内容进行编码发送到视频接收端即可。但是，对于采集到的视频块与参考块比对找不到足够相似的情况，就是航天发射过程中与火箭在地面静止情况下变化比较大的情况，即如果第二信息熵不小于第一信息熵，将视频块的内容进行熵编码，获得视频块编码数据，将视频块编码数据发送至视频接收端设备，对采集到的视频块按照通用的编码方法进行视频编码发送。
其中，熵编码即编码过程中按熵原理不丢失任何信息的编码。信息熵为信源的平均信息量(不确定性的度量)。常见的熵编码有：香农(Shannon)编码、哈夫曼(Huffman)编码和算术编码(arithmetic coding)。在视频编码中，熵编码把一系列用来表示视频块内容的符号转变为一个用来传输或是存储的压缩码流。输入的符号可能包括量化后的变换系数，运动向量，头信息(宏块头，图象头，序列的头等)以及附加信息(对于正确解码来说重要的标记位信息)。
步骤S16，将残差编码数据和参考块对应的编号发送至视频接收端设备，或者，将视频块编码数据发送至视频接收端设备。
如图2所示，本实施例中，右下方的“编码1”和“编码2”即为原视频块的编码数据，“ID11残差”、“ID12残差”、……“ID33残差”等为参考块ID和残差块的编码数据，本实施例中，针对采集的视频内容，可以对原始视频块进行编码、也可以对残差块的内容进行编码，即同时采用两种编码方式对采集的视频块进行编码，提高视频信号传输的灵活性。
在一些实施例中，将视频块与多个参考块对比，获得与视频块的特征相同或相近的参考块，具体包括：将每个视频块的特征与视频块对应位置的参考块的特征进行对比，获得与视频块的特征相同或相近的参考块。
在一些实施例中，计算视频块与参考块之间的残差，获得残差块，具体包括：将视频块中的内容与参考块中的内容在RGB域或YUV域上做减法计算，获得视频块中的内容与参考块中的内容之间的残差值。
具体的，在RGB图像中每个像素点都包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)分量，在RGB域上的减法就是分别对三个颜色的分量做减法；在YUV域中，“Y”表示明亮度(Luminance或Luma)，也就是灰阶值，“U”和“V”表示的则是色度(Chrominance或Chroma)，作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色，YUV域上做减法就是分别对这三个分量做减法，加法就是也是在这两个域上操作，再把三个分量合并，形成原始的图片内容。
作为一个举例，采集到的视频块A和参考块K在RGB或YUV域上进行减法计算，由于两个像素块里的内容接近，进行减法计算A-K＝C，C即为残差块，残差块C中的内容信息熵很低，采用熵编码后，编码得到的码长很短，从而不用传输视频块A的原始内容，只传输K的编号ID和C的编码IDC，从而减少视频数据的传输内容，降低码流。
实施例二
图3是本发明实施例一种应用于视频接收端设备高分辨率视频信号低码流的采编方法，图4是本发明实施例的一种应用于视频接收端设备高分辨率视频信号低码流的采编示意图，如图3和图4所示，该方法包括：
步骤S21，接收残差编码数据、参考块对应的编号和视频块编码数据，分别对残差编码数据和视频块编码数据进行解码，获得残差块对应的视频内容和视频块对应的视频内容，根据参考块对应的编号获取参考块对应的视频内容。
本实施例中，在解码开始前，接收端设备首先要获取采集端设备通过起飞前训练得到的大量参考块以及每一个参考块对应的编号ID，根据解码后获得的参考块ID从获取的大量参考块中获取参考块对应的视频内容。
步骤S22，将残差块对应的视频内容与参考块对应的视频内容相加，得到残差编码数据对应的视频块中的视频内容。
本实施例中，将残差块对应的视频内容与参考块对应的视频内容在RGB域或YUV域上做加法计算，获得残差块对应的视频块中的内容。
具体的，在RGB图像中每个像素点都包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)分量，在RGB域上的加法就是分别对三个颜色的分量做加法；在YUV域中，“Y”表示明亮度(Luminance或Luma)，也就是灰阶值，“U”和“V”表示的则是色度(Chrominance或Chroma)，作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色，YUV域上做加法就是分别对这三个分量做加法，即把三个分量合并，形成原始的图像内容。
步骤S23，将残差编码数据对应的视频块中的视频内容与视频块编码数据对应的视频块中的内容进行拼接，获得视频图像。
本实施例中，如图4的下半部分所示，在接收端设备收到视频码流后，码流中包括残差和每个残差对应的参考块ID，例如ID11残差、以及原始视频块的码流，例如编码1和编码2，ID11残差表示残差块的内容和参考块对应的编号ID，根据编号ID获取残差块相应位置的参考块的内容，即根据编号ID获取参考块的内容，将参考块的内容加上解码后的残差数据内容，恢复成原始的视频块(例如64x64)，例如ID11、ID12、……ID33等，最后将经过解码得到的多个视频块(例如ID11、ID12、……ID33、编码1和编码2)进行拼接，获得完整的视频图像。
本实施例中，采用参考块的方式可以减少大量的重复数据的解码，提高视频传输的解码速率。实施例三
图5是本发明实施例的一种应用于视频采集端设备高分辨率视频信号低码流的采编装置的结构框图，如图5所示，该采集装置100包括：
获取单元101，用于获取事先训练好的多个参考块，每个参考块对应一个唯一的编码；
分块单元102，用于将采集到的视频帧进行分块处理，获得多个视频块，每个视频块的像素个数与每个参考块的像素个数相同；
对比单元103，用于将视频块与多个参考块对比，获得与视频块的特征相同或相近的参考块；
减法计算单元104，用于计算视频块与参考块之间的残差，获得残差块，计算视频块中的内容对应的第一信息熵和残差块中的内容对应的第二信息熵；
判断单元105，用于判断第二信息熵是否小于第一信息熵；
编码与发送单元106，用于当第二信息熵小于第一信息熵时，对残差块的内容进行熵编码获得残差编码数据；将残差编码数据和参考块对应的编号发送至视频接收端设备。
在一些实施例中，编码与发送单元106还用于：
当第二信息熵不小于第一信息熵时，将视频块的内容进行熵编码，获得视频块编码数据，将视频块编码数据发送至视频接收端设备。
在一些可能的实施方式中，对比单元103，具体用于：
将每个视频块的特征与视频块对应位置的参考块的特征进行对比，获得与视频块的特征相同或相近的参考块。
在一些可能的实施方式中，减法计算单元104具体用于：
将视频块中的内容与参考块中的内容在RGB域或YUV域上做减法计算，获得视频块中的内容与参考块中的内容之间的残差值。
具体细节请参考图1和图2对应的方法实施例。
实施例四
图6是本发明实施例的一种应用于视频接收端设备高分辨率视频信号低码流的采编装置的结构框图，采编装置200包括：
接收与解码单元201，用于接收残差编码数据、参考块对应的编号和视频块编码数据，分别对残差编码数据和视频块编码数据进行解码，获得残差块对应的视频内容和视频块对应的视频内容，根据参考块对应的编号获取参考块对应的视频内容；
加法计算单元202，用于将残差块对应的视频内容与参考块对应的视频内容相加，得到残差编码数据对应的视频块中的视频内容；
拼接单元203，用于将残差编码数据对应的视频块中的视频内容与视频块编码数据对应的视频块中的内容进行拼接，获得视频图像。
在一些可能的实施方式中，加法计算单元202具体用于：
将残差块对应的视频内容与参考块对应的视频内容在RGB域或YUV域上做加法计算，获得残差块对应的原始视频块中的内容。
具体细节请参考图3和图4对应的方法实施例。
实施例五
图7是本发明实施例的一种高分辨率视频信号低码流的采编系统，图8是本发明实施例的一种参考块的训练过程的示意图，如图7和图8所示，该采编系统300包括：
训练单元301，用于将不同角度和位置的参考视频图像的每帧内容切割成多个像素块，对切割后的像素块的特征进行分析，获得多个参考块，并将多个参考块发送至视频采集设备端和视频接收设备端。
本实施例中，对参考视频进行逐帧分离，获得多帧参考图像，对每一帧图像进行帧分块，即将每一帧图像分成NxN个像素块，对像素块里的图像特征进行分析，例如，分析图像里物体的边界信息，明暗对比信息、RGB颜色特征信息等，得到多个参考块，并对每一个参考块进行编码，每一个参考块都对应唯一一个ID号，例如参考11、参考12、参考13、参考21、……参考33等，将得到的大量带有编号的参考块(例如参考k、……参考n)的库中，供后续处理过程调用。
另外，由于摄像头安装在火箭箭体内的固定位置，所以在起飞后，采集到的视频内容基本不会发生剧烈的变化，即使在箭体的飞行过程中有抖动，导致视频内容会在几个像素的偏移量的范围内来回运动，只要在起飞前训练参考块的过程通过对摄像头的角度的微调(比如上下或左右各转动0.1°～5°)就可以事前得到足够多的训练参考内容，同样的被拍摄对象由于摄像头的位置的微调，呈现了不同角度，不同位置的大量参考块，进而实施例中采用参考块的方式可以减少大量的重复数据的编码和传输。
视频采集设备端100，用于获取事先训练好的多个参考块，每个参考块对应一个唯一的编码；将采集到的视频帧进行分块处理，获得多个视频块，每个视频块的像素个数与每个参考块的像素个数相同；将视频块与多个参考块对比，获得与视频块的特征相同或相近的参考块；计算视频块与参考块之间的残差，获得残差块，计算视频块中的内容对应的第一信息熵和残差块中的内容对应的第二信息熵；判断第二信息熵是否小于第一信息熵，如果是，对残差块的内容进行熵编码获得残差编码数据；将残差编码数据和参考块对应的编号发送至视频接收端设备；
视频接收设备端200，用于接收残差编码数据、参考块对应的编号和视频块编码数据，分别对残差编码数据和视频块编码数据进行解码，获得残差块对应的视频内容和视频块对应的视频内容，根据参考块对应的编号获取参考块对应的视频内容；将残差块对应的视频内容与参考块对应的视频内容相加，得到残差编码数据对应的视频块中的视频内容；将残差编码数据对应的视频块中的视频内容与视频块编码数据对应的视频块中的内容进行拼接，获得视频图像。
具体细节请参考图1至图4所示的方法实施例。
本发明实施例中，对于相同视频内容，可以减少遥测视频数据的码流，进而起到相同的分辨率的图像内容，只用更少的数据流就能传送到地面接收端。相同的原理，对于相同的传输带宽链路上，就能传送更高分辨率，更高码流的视频数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块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，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
实施例六
图9是本发明实施例的一种计算机可读存储介质的功能框图。如图9所示，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质400，计算机可读存储介质400内存储有计算机程序410，该计算机程序410被处理器执行时，实现一种高分辨率视频信号低码流的采编方法。
所述集成的模块/单元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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。当然，还有其他方式的可读存储介质，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
实施例七
图10是本发明实施例的一种电子设备的功能框图。本发明实施例还提供一种电子设备，请参考图10，在硬件层面，该电子设备包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(Random-AccessMemory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。
处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是工业标准体系结构ISA总线、外设部件互连标准PCI总线或扩展工业标准结构EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图10中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，在逻辑层面上形成基于集中配置的自动化容灾系统。处理器，执行存储器所存放的程序，并具体用于执行一种高分辨率视频信号低码流的采编方法。
一种高分辨率视频信号低码流的采编方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法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。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。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。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译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。
当然，除了软件实现方式之外，本发明的电子设备并不排除其他实现方式，比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
虽然本发明提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备及可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (15)
1.一种高分辨率视频信号低码流的采编方法，其特征在于，应用于视频采集端设备，所述方法包括：
获取事先训练好的多个参考块，每个所述参考块对应一个唯一的编码；
将采集到的视频帧进行分块处理，获得多个视频块，每个所述视频块的像素个数与每个所述参考块的像素个数相同；
将所述视频块与多个所述参考块对比，获得与所述视频块的特征相同或相近的参考块；
计算所述视频块与所述参考块之间的残差，获得残差块，计算所述视频块中的内容对应的第一信息熵和所述残差块中的内容对应的第二信息熵；
判断所述第二信息熵是否小于所述第一信息熵，如果是，对所述残差块的内容进行熵编码获得残差编码数据；
将所述残差编码数据和所述参考块对应的编号发送至视频接收端设备。
2.根据权利要求1所述的采编方法，其特征在于，所述采编方法还包括：
如果所述第二信息熵不小于所述第一信息熵，将所述视频块的内容进行熵编码，获得视频块编码数据，将所述视频块编码数据发送至所述视频接收端设备。
3.根据权利要求1所述的采编方法，其特征在于，所述的将所述视频块与多个所述参考块对比，获得与所述视频块的特征相同或相近的参考块，具体包括：
将每个视频块的特征与所述视频块对应位置的参考块的特征进行对比，获得与所述视频块的特征相同或相近的参考块。
4.根据权利要求1所述的采编方法，其特征在于，所述的计算所述视频块与所述参考块之间的残差，获得残差块，具体包括：
将所述视频块中的内容与所述参考块中的内容在RGB域或YUV域上做减法计算，获得所述视频块中的内容与所述参考块中的内容之间的残差值。
5.一种高分辨率视频信号低码流的采编方法，其特征在于，应用于视频接收端设备，所述方法包括：
接收残差编码数据、参考块对应的编号和视频块编码数据，分别对所述残差编码数据和所述视频块编码数据进行解码，获得所述残差块对应的视频内容和视频块对应的视频内容，根据所述参考块对应的编号获取所述参考块对应的视频内容；
将所述残差块对应的视频内容与所述参考块对应的视频内容相加，得到所述残差编码数据对应的视频块中的视频内容；
将所述残差编码数据对应的视频块中的视频内容与所述视频块编码数据对应的视频块中的内容进行拼接，获得视频图像。
6.根据权利要求5所述的采编方法，其特征在于，所述的将所述残差块对应的视频内容与所述参考块对应的视频内容相加，具体包括：
所述残差块对应的视频内容与所述参考块对应的视频内容在RGB域或YUV域上做加法计算，获得所述残差块对应的视频块中的内容。
7.一种高分辨率视频信号低码流的采编装置，其特征在于，应用于视频采集端设备，所述采集装置包括：
获取单元，用于获取事先训练好的多个参考块，每个所述参考块对应一个唯一的编码；
分块单元，用于将采集到的视频帧进行分块处理，获得多个视频块，每个所述视频块的像素个数与每个所述参考块的像素个数相同；
对比单元，用于将所述视频块与多个所述参考块对比，获得与所述视频块的特征相同或相近的参考块；
减法计算单元，用于计算所述视频块与所述参考块之间的残差，获得残差块，计算所述视频块中的内容对应的第一信息熵和所述残差块中的内容对应的第二信息熵；
判断单元，用于判断所述第二信息熵是否小于所述第一信息熵；
编码与发送单元，用于当所述第二信息熵小于所述第一信息熵时，对所述残差块的内容进行熵编码获得残差编码数据；将所述残差编码数据和所述参考块对应的编号发送至视频接收端设备。
8.根据权利要求7所述的采编装置，其特征在于，所述编码与发送单元还用于：
当所述第二信息熵不小于所述第一信息熵时，将所述视频块的内容进行熵编码，获得视频块编码数据，将所述视频块编码数据发送至所述视频接收端设备。
9.根据权利要求7所述的采编装置，其特征在于，所述对比单元，具体用于：
将每个视频块的特征与所述视频块对应位置的参考块的特征进行对比，获得与所述视频块的特征相同或相近的参考块。
10.根据权利要求7所述的采编装置，其特征在于，所述减法计算单元具体用于：
将所述视频块中的内容与所述参考块中的内容在RGB域或YUV域上做减法计算，获得所述视频块中的内容与所述参考块中的内容之间的残差值。
11.一种高分辨率视频信号低码流的采编装置，其特征在于，应用于视频接收端设备，所述采编装置包括：
接收与解码单元，用于接收残差编码数据、参考块对应的编号和视频块编码数据，分别对所述残差编码数据和所述视频块编码数据进行解码，获得所述残差块对应的视频内容和视频块对应的视频内容，根据所述参考块对应的编号获取所述参考块对应的视频内容；
加法计算单元，用于将所述残差块对应的视频内容与所述参考块对应的视频内容相加，得到所述残差编码数据对应的视频块中的视频内容；
拼接单元，用于将所述残差编码数据对应的视频块中的视频内容与所述视频块编码数据对应的视频块中的内容进行拼接，获得视频图像。
12.根据权利要求11所述的采编装置，其特征在于，所述加法计算单元具体用于：
所述残差块对应的视频内容与所述参考块对应的视频内容在RGB域或YUV域上做加法计算，获得所述残差块对应的视频块中的内容。
13.一种高分辨率视频信号低码流的采编系统，其特征在于，所述采编系统包括：
训练单元，用于将不同角度和位置的参考视频图像的每帧内容切割成多个像素块，对切割后的像素块的特征进行分析，获得多个参考块，并将所述多个参考块发送至视频采集设备端和视频接收设备端；
所述视频采集设备端，用于获取事先训练好的多个参考块，每个所述参考块对应一个唯一的编码；将采集到的视频帧进行分块处理，获得多个视频块，每个所述视频块的像素个数与每个所述参考块的像素个数相同；将所述视频块与多个所述参考块对比，获得与所述视频块的特征相同或相近的参考块；计算所述视频块与所述参考块之间的残差，获得残差块，计算所述视频块中的内容对应的第一信息熵和所述残差块中的内容对应的第二信息熵；判断所述第二信息熵是否小于所述第一信息熵，如果是，对所述残差块的内容进行熵编码获得残差编码数据；将所述残差编码数据和所述参考块对应的编号发送至视频接收端设备；
所述视频接收设备端，用于接收残差编码数据、参考块对应的编号和视频块编码数据，分别对所述残差编码数据和所述视频块编码数据进行解码，获得所述残差块对应的视频内容和视频块对应的视频内容，根据所述参考块对应的编号获取所述参考块对应的视频内容；将所述残差块对应的视频内容与所述参考块对应的视频内容相加，得到所述残差编码数据对应的视频块中的视频内容；将所述残差编码数据对应的视频块中的视频内容与所述视频块编码数据对应的视频块中的内容进行拼接，获得视频图像。
14.一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，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5或者权利要求6-7中任意一项所述的一种高分辨率视频信号低码流的采编方法。
15.一种电子设备，其特征在于，其包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如权利要求1-5或者权利要求6-7中任意一项所述的一种高分辨率视频信号低码流的采编方法。
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| GR01 | Patent grant | ||
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