[发明专利]对图像进行编码的方法、装置及计算机可读存储介质

说明书

本发明的各实施方式总体上涉及对图像进行编码。具体地，根据目标比特数确定供编码器在对图像进行编码时使用的量化水平。针对图像的每个部分，对像素进行分析以估计该图像部分的复杂度。针对多个候选量化水平中的每个候选量化水平，所估计的图像部分的复杂度以及关系被用来估计通过利用编码器使用相应候选量化水平对图像进行编码将会生成的比特数，并且基于此选择候选量化水平中的一个候选量化水平。该关系是编码器所使用的量化水平的函数，并且在将图像部分的复杂度与利用编码器对该图像部分进行编码将会生成的比特数相关时使用。编码器在对图像进行编码时使用所选择的量化水平。

技术领域

本发明的各实施方式总体上涉及图像处理。具体地，涉及对图像进行编码。

背景技术

诸如相机之类的图像传感器可以被用来捕获图像数据。图像数据可以由图像处理器进行处理以提供包括多个像素的图像。表示图像的像素值的初始图像数据随后可以被进行编码。对图像编码的目标通常是减少用来表示图像的数据量。因此，图像的编码可能会涉及到图像的一些压缩。无损编码算法可以被用来在不损失图像中的任何信息的情况下对图像进行编码。与之相比，有损编码算法可以用来对图像进行编码，并且在编码时与使用无损编码算法进行的压缩相比以更大程度对图像进行压缩。然而，当使用有损编码算法对图像编码时，图像中的一些信息可能会丢失。

由于图像中的像素值之间经常存在某些关联，例如对于图像中彼此相邻或者至少接近的像素而言，所以初始图像数据中经常存在着表示图像中每个像素的值的冗余，例如，通过将颜色连同一些群组信息一起一次性地存储以表示该群组的所有像素的颜色而不是多次存储颜色(即，针对每个像素存储一次)，所有具有相同颜色的像素群组的颜色能够得以被(无损)压缩。图像中存在的冗余越多，图像就能够在不损失图像中的任何信息的情况下被压缩的更多。编码器所使用的量化参数(QP)管控着有多少细节得以被保存。当编码器所使用的QP非常小时，几乎图像中的所有细节都被保留。当编码器所使用的QP有所增大时，图像中的一些细节被整合而使得编码图像的比特率下降，但是其代价是一定的失真增加以及编码图像质量的一定下降。

对于编码器而言，以跨图像并且在图像是包括多个帧的视频流内的一帧时跨该视频流的不同帧以恒定(或近似恒定)的比特率提供编码图像是有利的。可以使用缓冲器并且将其作为“漏桶(leaky bucket)”进行操作，其以恒定速率被排空并且以可变速率被填充来自编码器的编码图像数据。速率控制器可以被用来根据目标比特率调节编码器所使用的QP，从而使得缓冲器并不被耗尽或饱和。速率控制器从编码器接收指示已经通过对之前图像和/或当前所编码图像的之前部分进行编码而生成的比特数的反馈。该速率控制器可以使用该反馈来确定QP应当针对后续图像和/或当前所编码图像的后续部分的编码如何变化。

图像中的冗余可以随图像以及随该相同图像的不同部分而大幅变化。该图像可能仅被编码一次(例如，在该图像被实时编码时)，而使得如果通过对该图像进行编码而生成的比特相对于目标比特率过少或过多也并不对该图像重新编码。此外，为了降低缓冲器的存储要求并且将图像编码的延时保持在可接受的低水平，缓冲器的大小是受限的。此外，用来编码相同图像的不同部分的QP的较大变化会导致感知上更低质量的编码图像。因此，该速率控制器可能并不允许QP的变化超出图像编码的阈值数量。

以上所提到的约束会导致速率控制器并未最优地(或者甚至近似最优地)对编码器用来对图像部分编码的QP进行控制的情形(例如，当图像被实时编码时)。例如，图像中的细节数量可能是局部化的，例如图像的底部四分之一可能包括比图像的其余部分更多的细节。在这种情况下，用尽比特预算的四分之三，速率控制器可能针对图像的四分之三而言在比特预算内进行良好操作。然而，当编码器对该图像中包含高细节水平的底部的四分之一进行编码时，速率控制器被迫使提高QP(与将妥善适用于编码图像的底部四分之一中的细节水平的QP相比)以便编码器保持在比特预算之内。以这种方式改变QP会导致感知上更低质量的编码图像。

发明内容