图像编解码方法、装置、编码器、解码器和系统与流程

本技术涉及多媒体领域，尤其涉及一种图像编解码方法、装置、编码器、解码器和系统。

背景技术：

1、目前，编码器对图像帧进行预测、量化、熵编码等编码操作得到位流。解码器对位流进行熵解码、反量化、预测重建等解码操作，得到图像帧的重建后图像。其中，由于量化参数的值越大，位流包含的图像帧中有效信息越少导致重建后图像的质量较差；反之，量化参数的值越小重建后图像的质量越高，则位流包含的图像帧的冗余信息越多而位流的比特数较多。因此，如何确定对图像进行编解码所使用的量化参数，在确保重建后图像的质量的前提下，减少对图像进行编码后的编码比特数是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种图像编解码方法、装置、编码器、解码器和系统，由此通过合理地确定对图像进行编解码所使用的量化参数，在确保重建后图像的质量的前提下，减少对图像进行编码后的编码比特数。

2、第一方面，提供了一种图像解码方法，该方法包括：对图像位流中待解码的编码单元的位流进行解码时，根据编码单元的图像内容和位流缓冲区中数据的比特数确定编码单元的目标比特数，根据目标比特数确定的量化参数对编码单元的位流进行解码。其中，图像内容用于指示编码单元中不同像素区域的复杂程度。位流缓冲区用于存储一个或多个编码单元解码后的编码比特数。编码单元的目标比特数用于指示在参考编码单元的图像内容时对编码单元进行有损编码后的期望比特数。

3、由于编码单元的复杂程度较高，表示图像包含的信息较多，即重复信息较少；反之，编码单元的复杂程度较低，表示图像包含的信息较少，即重复信息较多。在对编码单元进行编码时，兼顾编码单元的图像内容和位流缓冲区中数据的比特数两个因素，对于复杂程度较低的编码单元，倾向设置更少的目标比特数，对于复杂程度较高的编码单元，倾向设置更多的目标比特数，即在参考编码单元所表达的图像内容的复杂程度和位流缓冲区中已编码的编码单元的比特数，确保重建后图像的质量的前提下，尽可能减少对图像进行编码后的编码比特数。对于编码单元进行编码的逆过程，即对编码单元的位流进行解码时，兼顾编码单元的图像内容和位流缓冲区中数据的比特数两个因素，通过动态地设置目标比特数，利用目标比特数确定的量化参数对编码单元的位流进行解码，从而通过提高码率控制的精确性，在确保重建后图像的质量的前提下，尽可能减少对图像进行编码后的编码比特数。

4、例如，基于恒定码率码控策略对视频进行编码时，如果编码单元的位流的比特数较少，而待编码的编码单元的图像内容较复杂，在确保码率恒定的前提下，合理提升编码单元的位流的比特数，量化参数的取值可以较小，来提升重建后图像的质量。又如，基于恒定码率码控策略对视频进行编码时，如果编码单元的位流的比特数较多，而待编码的编码单元的图像内容较简单，在确保码率恒定和重建后图像的质量的前提下，量化参数的取值可以较大，合理降低编码单元的位流的比特数。

5、结合第一方面，在另一种可能的实现方式中，方法还包括：确定到量化参数后，根据量化参数对编码单元的位流进行解码，得到编码单元的重建后图像。

6、第二方面，提供了一种图像编码方法，方法包括：对当前帧中待编码的编码单元进行编码时，根据编码单元的图像内容和位流缓冲区中数据的比特数确定编码单元的目标比特数，根据编码单元的目标比特数确定的量化参数对编码单元进行编码。其中，图像内容用于指示编码单元中不同像素区域的复杂程度。位流缓冲区用于存储一个或多个编码单元的位流或部分位流。编码单元的目标比特数用于指示在参考编码单元的图像内容时对编码单元进行有损编码后的期望比特数。

7、由于编码单元的复杂程度较高，表示图像包含的信息较多，即重复信息较少；反之，编码单元的复杂程度较低，表示图像包含的信息较少，即重复信息较多。在对编码单元进行编码时，兼顾编码单元的图像内容和位流缓冲区中数据的比特数两个因素，对于复杂程度较低的编码单元，倾向设置更少的目标比特数，对于复杂程度较高的编码单元，倾向设置更多的目标比特数。通过动态地设置目标比特数，利用目标比特数确定的量化参数对编码单元进行编码，从而通过提高码率控制的精确性，在确保重建后图像的质量的前提下，尽可能减少对图像进行编码后的编码比特数。

8、在一种可能的实现方式中，根据编码单元的图像内容和位流缓冲区中数据的比特数确定编码单元的目标比特数，包括：根据编码单元的图像内容确定编码单元的无损比特数据，根据位流缓冲区中数据的比特数确定编码单元的信息量。进而，根据编码单元的无损比特数和编码单元的信息量确定目标比特数。由于无损比特数据用于指示对编码单元进行无损编码后的期望比特数，即无损比特数据表征能够充分表达编码单元的信息的编码方式下的期望比特数。信息量用于指示编码单元表达的图像内容在当前帧所表达的图像内容的复杂程度。通过信息量对编码单元的无损比特数据进行衡量确定编码单元的目标比特数，即依据信息量充分保留编码单元的信息的前提下，减少对图像进行编码后的编码比特数，从而，提高确定编码单元的目标比特数的精确性。

9、在另一种可能的实现方式中，根据位流缓冲区中数据的比特数确定在当前帧中编码单元的信息量，包括：根据位流缓冲区中数据的比特数确定编码单元的有损比特数，根据编码单元的有损比特数和平均无损比特数确定信息量。其中，编码单元的有损比特数用于指示在不参考编码单元的图像内容时对编码单元进行有损编码后的期望比特数。平均无损比特数用于指示对当前帧中每个编码单元进行无损编码后的平均期望比特数。通过平均期望比特数表征当前帧表达的图像内容的复杂程度，利用编码单元的有损比特数与平均期望比特数的比值量化编码单元表达的图像内容在当前帧所表达的图像内容的复杂程度，提高码率控制的精确性。

10、在另一种可能的实现方式中，根据编码单元的目标比特数确定量化参数，包括：根据编码单元的无损比特数、编码单元的有损比特数和位流缓冲区满度中的至少一个对编码单元的目标比特数进行钳位，得到目标比特数的钳位值，根据编码单元的无损比特数和目标比特数的钳位值确定量化参数。位流缓冲区满度用于指示位流缓冲区中数据的比特数占位流缓冲区的存储容量的比值。从而，对编码单元的目标比特数进行钳位，进一步提高码率控制的精确性。

11、其中，图像内容包括编码单元的复杂度等级。例如，编码单元的复杂度等级包括：亮度复杂度等级和色度复杂度等级中至少一种。

12、第三方面，提供了一种图像编解码装置，所述装置包括用于执行第一方面或第一方面任一种可能设计的方法的各个模块，以及执行第二方面或第二方面任一种可能设计的方法的各个模块。

13、第四方面，提供了一种编码器，所述编码器包括至少一个处理器和存储器，其中，存储器用于存储计算机程序，使得计算机程序被至少一个处理器执行时实现第二方面或第二方面任一种可能设计中所述的方法。

14、第五方面，提供了一种解码器，所述解码器包括至少一个处理器和存储器，其中，存储器用于存储计算机程序，使得计算机程序被至少一个处理器执行时实现第一方面或第一方面任一种可能设计中所述的方法。

15、第六方面，提供一种编解码系统，该编解码系统包括如第四方面所述的编码器和如第五方面所述的解码器。

16、第七方面，提供一种芯片，包括：处理器和供电电路；其中，所述供电电路用于为所述处理器供电；所述处理器用于执行第一方面或第一方面任一种可能实现方式中的方法的操作步骤，以及执行第二方面或第二方面任一种可能实现方式中的方法的操作步骤。

17、第八方面，提供一种计算机可读存储介质，包括：计算机软件指令；当计算机软件指令在计算设备中运行时，使得计算设备执行第一方面或第一方面任一种可能实现方式中的方法的操作步骤，以及执行如第二方面或第二方面任意一种可能的实现方式中所述方法的操作步骤。

18、第九方面，提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算设备执行第一方面或第一方面任一种可能实现方式中的方法的操作步骤，以及执行如第二方面或第二方面任意一种可能的实现方式中所述方法的操作步骤。

19、本技术在上述各方面提供的实现方式的基础上，还可以进行进一步组合以提供更多实现方式。