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CN115103190A - 编码器码率控制方法及模块、芯片、电子设备和存储介质 - Google Patents

编码器码率控制方法及模块、芯片、电子设备和存储介质 Download PDF

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CN115103190A
CN115103190A CN202210666181.6A CN202210666181A CN115103190A CN 115103190 A CN115103190 A CN 115103190A CN 202210666181 A CN202210666181 A CN 202210666181A CN 115103190 A CN115103190 A CN 115103190A
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CN
China
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buffer pool
threshold interval
encoder
noise reduction
filtering window
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CN202210666181.6A
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杨子盼
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Jingchenxin Semiconductor Chengdu Co ltd
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Jingchenxin Semiconductor Chengdu Co ltd
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Abstract

一种编码器码率控制方法及模块、芯片、电子设备和存储介质，所述编码器码率控制方法包括：在监测到图像处理器接收到一待处理的图像帧时，获取缓冲池状态；根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度；将所获取的降噪强度输出至图像处理器，使得所述图像处理器采用所获取的降噪强度对所述图像帧进行降噪处理，并将降噪处理后的图像帧输出至编码器，以使得所述编码器对降噪处理后的图像帧进行编码处理。上述的方案，可以以在满足编码器低输出码率的条件下实现图像质量和输出码率之间的平衡。

Description

编码器码率控制方法及模块、芯片、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，尤其涉及一种编码器码率控制方法及模块、芯片、电子设备和存储介质。
背景技术
随着网络技术的不断发展，视频在各行各业的应用在不断增加。视频数据量巨大，在实际应用中，视频数据通常需要压缩编码处理。编码器通过预测、变换、量化和熵编码过程处理视频数据，以实现数据压缩生成视频码流。视频码流可用于存储或者网络传输。解码器通过熵解码、反量化、反变换、预测补偿对视频码流进行解码操作，以重建视频数据。
但是，在低码率的情况下，现有的编码器码率控制方法为了满足低码率的需求，导致编码后的图像质量较低。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种编码器码率控制方法及模块、芯片、电子设备和存储介质，以在满足编码器低输出码率的条件下实现图像质量和输出码率之间的平衡。
为解决上述问题，本发明提供了一种编码器码率控制方法，包括：
在监测到图像处理器接收到一待处理的图像帧时，获取缓冲池状态；
根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度；
将所获取的降噪强度输出至图像处理器，使得所述图像处理器采用所获取的降噪强度对所述图像帧进行降噪处理，并将降噪处理后的图像帧输出至编码器，以使得所述编码器对降噪处理后的图像帧进行编码处理。
相应地，本发明实施例还提供了一种编码器码率控制模块，包括：
状态获取单元，适于在监测到图像处理器接收到一待处理的图像帧时，获取缓冲池状态；
强度获取单元，适于根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度；
强度输出单元，适于将所获取的降噪强度输出至图像处理器，使得所述图像处理器采用所获取的降噪强度对所述图像帧进行降噪处理，并将降噪处理后的图像帧输出至编码器，以使得所述编码器对降噪处理后的图像帧进行编码处理。
相应地，本发明实施例还提供了一种芯片，所述芯片上集成有如上述任一项所述的编码器码率控制模块。
相应地，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括至少一个存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如上述任一项所述的编码器码率控制方法。
相应地，本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令用于实现如上述任一项所述的编码器码率控制方法。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明实施例中的编码器码率控制方法，包括：在图像处理器接收到当前图像帧时，获取缓冲池状态；根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度；将所获取的降噪强度输出至图像处理器，使得所述图像处理器采用所获取的降噪强度对所述当前图像帧进行降噪处理，并将降噪处理后的当前图像帧输出至编码器，以使得所述编码器对降噪处理后的当前图像帧进行编码处理。
本发明实施例中的编码器码率控制方法，利用缓冲池状态对图像处理器的降噪强度进行调节，可以根据实际的需要对图像处理器输出的图像帧中的噪点的数据量进行控制，从而实现从源头上对输入编码器的图像帧的数据量进行控制，可以有效避免在低输出码率条件下以图像质量换取编码器输出码率的平衡，故而可以实现图像质量与输出码率之间的较佳平衡。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的编码器码率控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所提供的编码器码率控制模块的结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的设备的硬件结构图。
具体实施方式
由背景技术可知，现有的低码率编码码率控制方法，在满足低码率的前提下，可能会导致输出的图像质量较低。现结合一种低码率编码码率控制方法说明原因。
编码器通过预测、变换、量化和熵编码过程处理视频数据，以实现视频数据压缩生成编码数据，所生成的视频码流首先缓存在缓冲池内，再依次通过信道传输至视频解码器，由视频解码器通过熵解码、反量化、反变换、预测补偿对视频码流进行解码操作，以重建视频数据。
理论上而言，缓冲池中的编码数据以恒定速率增大，从而可以以恒定速率输出。然而，视频数据中的每一图像帧的复杂度是变化的。在先前图像帧过于复杂的情况下，如包括场景的连续多次转换，曝光参数连续长时间切换，噪点突然增多等，编码器所产生的编码数据量将会增多，使得缓冲池中的编码数据瞬间增大，如果这种情形持续一段时间，将会导致缓冲池中的编码数据的数量超出缓冲池的额定容量，从而发生编码数据溢出的现象，进而导致丢帧，或者引起网络阻塞。
为了应对此种情况，通常的做法是根据缓冲池中的数据量，以一定的算法和策略对后续图像帧的量化参数QP_INDEX进行调整，以通过降低图像质量换取码率的稳定。在输出码率需求较高的情况下，对后续图像帧的量化参数QP_INDEX进行调整可以明显的平衡输出码率。但是在低输出码率条件下，这样做带来的后果是使得后续图像帧的量化参数QP_INDEX畸高，从而引起图像产生严重失真。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种视频码率控制方法，包括：在监测到图像处理器接收到一待处理的图像帧时，获取缓冲池状态；根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度；将所获取的降噪强度输出至图像处理器，使得所述图像处理器采用所获取的降噪强度对所述图像帧进行降噪处理，并将降噪处理后的图像帧输出至编码器，以使得所述编码器对降噪处理后的图像帧进行编码处理。
本发明实施例中的编码器码率控制方法，利用缓冲池状态对图像处理器的降噪强度进行调节，可以根据实际的需要对图像处理器输出的图像帧中的噪点的数据量进行控制，从而实现从源头上对输入编码器的图像帧的数据量进行控制，可以有效避免在低输出码率条件下以图像质量换取编码器输出码率的平衡，故而可以实现图像质量与输出码率之间的较佳平衡。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1示出了本发明实施例中的一种编码器码率控制方法的流程示意图。参见图1，一种编码器码率控制方法，具体可以包括如下的步骤：
步骤S110：在监测到图像处理器接收到一待处理的图像帧时，获取缓冲池状态；
步骤S120：根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度；
步骤S130：将所获取的降噪强度输出至图像处理器，使得所述图像处理器采用所获取的降噪强度对所述待处理的图像帧进行降噪处理，并将降噪处理后的图像帧输出至编码器，以使得所述编码器对降噪处理后的图像帧进行编码处理。
继续参见图1，执行步骤S110，在监测到图像处理器接收到一待处理的图像帧时，获取缓冲池状态。
获取缓冲池状态，以为后续根据缓冲池状态，获取当前待处理的图像帧的降噪强度提供基础。
假想参考解码器模型(HRD，Hypothetical Reference Decoder)，用于模拟解码器。因解码器需接收编码器输出的编码数据，而确定解码器缓冲池中的数据变化情况，便可相应确定编码器的实时编码情况，故而可以利用假想参考解码器模型缓冲池状态，确定编码器的状态。
相应地，获取缓冲池状态的步骤包括：获取假想参考解码器模型缓冲池的当前数据量；根据所述当前数据量与所述假想参考解码器模型缓冲池的额定容量，计算缓冲池充盈度，作为所述缓冲池状态。
本实施例中，在假想参考解码器模型缓冲池在每个图像帧处理结束时进行数据更新的情况下，在上一图像帧完成编码时，获取假想参考解码器模型缓冲池的当前数据量。其中，上一图像帧是指与待处理的图像帧相邻的上一历史图像帧。
本实施例中，将假想参考解码器模型缓冲池的当前数据量与所述假想参考解码器模型缓冲池的额定容量之间的比值，作为所述缓冲池充盈度。例如，当所述假想参考解码器模型缓冲池的额定容量为M，且假想参考解码器模型缓冲池的当前数据量为N(N≤M)时，则可计算得出所述缓冲池充盈度为N/M。
本实施例中，在监测到图像处理器接收到一待处理的图像帧时，获取缓冲池状态，以在后续根据缓冲池状态确定对应的降噪强度并发送至图像处理器，使得图像处理器采用所接收的降噪强度对所接收到的图像帧进行降噪处理。
所述图像处理器(Image Signal Processor，ISP)所接收的待处理的图像帧来自于图像传感器(Image Sensor)。其中，所述图像传感器可以包括各种类型的视频获取装置，如摄像机、相机电话、视频电话等，还可以为用于产生计算机图形视频数据的计算机图形系统或者任何其它合适的视频源。
图像处理器用于在编码之前对所接收到的图像帧执行相应的预处理操作，包括亮度、饱和度、对比度、噪声程度的调节和处理，以使得使图像变得更加清晰通透，从而获得更加良好的图像显示效果。
继续参见图1，执行步骤S120，根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度。
获取对应的降噪强度，以在后续将所获取的降噪强度发送至图像处理器，以使得图像处理器按照所接收到的降噪强度对当前待处理的图像帧进行降噪处理。
如前所述，图像处理器在编码之前对所接收到的图像帧执行相应的预处理操作，包括亮度、饱和度、对比度、噪声程度的调节和处理等，而其中涉及的降噪处理操作会在后续对编码器的编码数据量和编码效率产生影响，进而对编码器的输出码率产生较大影响。
具体地，图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪处理，是指降低待处理的图像帧中的高频部分，包括时间和空间上的高频部分，而增加待处理的图像帧中的低频部分。因此，降噪强度越大，相应会更好地抑制噪声，图像处理器输出的数据量会相应降低，而编码器的编码效率则相应会更高。
因此，通过对图像处理器对图像帧所执行的降噪强度进行控制，以对编码器所接收到的输入数据量进行调节，可以实现对编码器的编码码率的控制，从而实现对编码器的输出码率的控制。同时，可以有效避免因连续的切换场景、曝光参数连续的长时间切换以及噪点突然增多等所导致的编码器的编码数据量骤增，有助于编码器的编码数据量呈现稳定地变化趋势。
缓冲池状态可以反映编码器的编码状态。具体地，当缓冲池充盈度越大时，表明编码器的编码码率越高；当缓冲池充盈度越小时，则编码器的编码码率相对越低。因此，通过缓冲池状态，对图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪强度进行调节，从而可以对编码器的输入数据量进行调节，进而可以调节编码器的编码码率，最终可以达到对编码器的输出码率进行控制的目的。
本实施例中，根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度，也即根据缓冲池充盈度，获取对应的降噪强度。换言之，缓冲池充盈度与降噪强度之间具有预设的对应关系。因此，根据所获取的缓冲池充盈度和所述对应关系，便可以获取对应的降噪强度。
可以理解的是，当缓冲池充盈度越大时，缓冲池会更加接近饱和状态，则相应表明编码器的编码码率较高，此时，需要相应降低输入编码器的输入数据量，则图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪强度应越大；当缓冲池充盈度越小时，缓冲池距离饱和状态越远，则表明编码器的编码码率较低，此时，需要相应增加输入编码器的输入数据量，则对应的降噪强度越小。
本实施例中，根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度的步骤包括：将所述缓冲池充盈度与预设的阈值区间进行匹配，获取对应的匹配结果；根据所述匹配结果，获取对应的降噪强度。换言之，降噪强度与缓冲池充盈度所处的阈值区间具有预设对应关系，根据缓冲池充盈度所处的阈值区间，便可以获取图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪强度。
可以理解的是，所述预设的阈值区间中的每个分别具有上限值和下限值。其中，每个阈值区间的上限值和下限值的具体数值可以根据实际应用需求进行设置，在此不做限定。
所述预设的阈值区间的范围的设置方式可以根据实际应用需求进行。例如，可以采用人工方式设置阈值区间的上限值和下限值，或者也可以针对某一特定场景的视频图像进行收集，并利用所收集的视频图像形成该特定场景对应的阈值区间的范围等。
图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪处理操作可以根据实际的需要进行选取，如时域(1D)降噪滤波处理、空时域(3D)降噪滤波处理等。
以图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪处理为3D降噪滤波处理中的均值滤波处理为例，根据所述匹配结果，获取对应的降噪强度的步骤包括：当确定所述缓冲池充盈度处于第一阈值区间时，将第一滤波窗口作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第二阈值区间时，将第二滤波窗口作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；所述第二阈值区间的上限值小于所述第一阈值区间的下限值，所述第二滤波窗口小于所述第一滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第三阈值区间时，将第三滤波窗口作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；所述第三阈值区间的上限值小于所述第二阈值区间的下限值，所述第三滤波窗口小于所述第二滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第四阈值区间时，将第四滤波窗口作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；所述第四阈值区间的上限值小于所述第三阈值区间的下限值，所述第四滤波窗口小于所述第三滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第五阈值区间时，保持当前滤波窗口不变；所述第五阈值区间的上限值小于所述第四阈值区间的下限值。
均值滤波处理，指的是采用以像素点为中心点的滤波窗口内的所有像素点的平均像素值作为该滤波窗口的中心点的像素点滤波处理后的像素值。其中，滤波窗口一般为矩形，其大小通常设置为(2n+1)*(2n+1)，其中，(2n+1)表示矩形窗口的长度或宽度所包括的像素点的个数，且n为大于或等于1的整数。因此，滤波窗口越大，则滤波效果越好，而相应也会使得图像的锐度降低，图像变得更加模糊。因此，可以根据实际应用需要设置缓冲池充盈度与降噪强度之间的对应关系，以在编码码率和图像质量控制之间实现平衡。
作为一种示例，当确定所述缓冲池充盈度处于第一阈值区间(80％，100％]时，将第一滤波窗口(35*35)作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第二阈值区间(60％，80％]时，将第二滤波窗口(25*25)作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第三阈值区间(40％，60％]时，将第三滤波窗口(15*15)作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第四阈值区间(20％，40％]时，将第四滤波窗口(9*9)作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第五阈值区间[0％，20％]时，保持当前滤波窗口不变。
需要指出的是，每个阈值区间对应的滤波窗口大小并不限于上述例举的滤波窗口大小，本领域技术人员可以根据实际需要进行设定。例如，可以通过缓冲池充盈度，生成对应的调节权重，并采用所生成的调节权重对图像处理器的当前滤波窗口进行调节生成等，在此不做限定。
通过上述的描述可知，当缓冲池充盈度处于较高的阈值区间范围内时，图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪强度也将保持在较高水平；当缓冲池充盈度保持在较低的阈值区间时，图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪强度也将处于较低水平。采用此种方式，可以从源头上对输入编码器的图像帧的数据量进行控制，实现编码器码率控制的循环反馈，从而可以实现图像质量和编码器码率之间的平衡。
继续参见图1，执行步骤S130，将所获取的降噪强度输出至图像处理器，使得所述图像处理器采用所获取的降噪强度对所述图像帧进行降噪处理，并将降噪处理后的图像帧输出至编码器，以使得所述编码器对降噪处理后的图像帧进行编码处理。
将所获取的降噪强度输出至图像处理器，以使得所述图像处理器采用所获取的降噪强度对所述图像帧进行降噪处理，使得降噪处理后的图像帧的噪点数量降低，以从源头上对编码器的输入数据量进行控制，从而可以在低输出码率条件下避免因一味地增加量化参数所导致的图像质量减低的问题，故而可以实现图像质量和输出码率之间的平衡。
继而，图像处理器将降噪处理后的图像帧输出至编码器，以使得所述编码器对降噪处理后的图像帧进行编码处理处理，包括预测、变换、量化和熵编码。
继续参见图1，为了进一步实现图像质量与编码器输出码率之间的平衡，提高码率控制的速度，在获取缓冲池状态之后，所述方法还包括：
执行步骤S140，根据缓冲池状态，获取对应的量化参数(QuantizationParameter，QP)。
获取对应的量化参数，以为后续编码器采用所获取的量化参数对降噪处理后的图像帧进行量化操作提供基础。
本实施例中，编码器对降噪处理后的图像帧所执行的编码操作包括预测、变换、量化和熵编码。其中，编码器所执行的量化操作中，采用对应的量化参数来对图像帧的压缩情况进行控制。具体地，量化参数越大，图像帧的压缩损失越大；量化参数越小，图像帧的压缩损失越小。
因此，当缓冲池状态值缓冲池充盈度越大时，缓冲池会更加接近饱和状态，则相应表明编码器的编码码率较高，此时，需要增加降噪处理后的图像帧的量化参数，以降低降噪处理后的图像帧的压缩体积；当缓冲池状态值缓冲池充盈度越小时，缓冲池距离饱和状态越远，则表明编码器的编码码率较低，此时，需要将降噪处理后的图像帧的量化参数降低，以提高降噪处理后的图像帧的压缩体积。通过此种方式，便可以实现编码器的编码码率和输出码率的进一步平衡。
其中，根据缓冲池状态，获取对应的量化参数的方式可以参照现有的量化参数的调整方式执行。
作为一种示例，当确定所述缓冲池充盈度处于第一预设阈值区间(90％，100％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长加10作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长；当确定所述缓冲池充盈度处于第二预设阈值区间(80％，90％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长加6作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长；当确定所述缓冲池充盈度处于第三预设阈值区间(70％，80％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长加3作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长；当确定所述缓冲池充盈度处于第四阈值区间(50％，70％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长加1作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长；当确定所述缓冲池充盈度处于第五阈值区间(40％，50％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长减去1作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长；当确定所述缓冲池充盈度处于第六阈值区间(20％，40％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长减去2作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长；当确定所述缓冲池充盈度处于第七阈值区间[0％，20％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长减去4作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长。
继续参见图1，执行步骤S150，将所获取的量化参数输出至所述编码器，使得所述编码器采用所述量化参数对所述降噪处理后的图像帧进行量化处理。
将所获取的量化参数输出至编码器，以使得所述编码器采用所获取的量化参数对降噪处理后的图像帧进行量化处理，使得量化处理后的图像帧的压缩体积不断下降，从而可以进一步实现编码器输出码率的平衡。
将图像处理器所执行的降噪强度的调整与编码器所执行的量化操作中的量化参数的调整相结合进行码率控制，与单纯地调整待处理的图像帧的量化参数相比，可以提高编码器码率控制的速度，并在低输出码率下避免为了平衡输出码率而一味地加大量化参数所导致的图像质量下降，故而可以实现图像质量与现图像质量与输出码率之间的平衡，有利于在较低输出码率下保持较好的图像质量。
需要指出的是，上述各个步骤的编号用于对各步骤进行区别，并不用于对本发明实施例中的编码器码率控制方法的各步骤的执行顺序进行限定。例如，步骤S120与步骤S130可以同时执行，或者，步骤S120先于步骤S130执行等，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。
相应地，本发明实施例还提供了一种编码器码率控制模块。
图2示出了本发明实施例中的一种编码器码率控制模块的结构示意图。参见图2，一种编码器码率控制模块20可以包括：
状态获取单元201，适于在监测到图像处理器接收到一待处理的图像帧时，获取缓冲池状态；
强度获取单元202，适于根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度；
强度输出单元203，适于将所获取的降噪强度输出至图像处理器，使得所述图像处理器采用所获取的降噪强度对所述图像帧进行降噪处理，并将降噪处理后的图像帧输出至编码器，以使得所述编码器对降噪处理后的图像帧进行编码处理。
所述状态获取单元201用于在监测到图像处理器接收到一待处理的图像帧时，获取缓冲池状态。
假想参考解码器模型(HRD，Hypothetical Reference Decoder)，用于模拟解码器。因解码器需接收编码器输出的编码数据，而确定解码器缓冲池中的数据变化情况，便可相应确定编码器的实时编码情况，故而可以利用假想参考解码器模型缓冲池状态，确定编码器的状态。
相应地，所述状态获取单元201获取缓冲池状态的步骤包括：获取假想参考解码器模型缓冲池的当前数据量；根据所述当前数据量与所述假想参考解码器模型缓冲池的额定容量，计算缓冲池充盈度，作为所述缓冲池状态。
本实施例中，在假想参考解码器模型缓冲池在每个图像帧处理结束时进行数据更新的情况下，所述状态获取单元201在上一图像帧完成编码时，获取假想参考解码器模型缓冲池的当前数据量。其中，上一图像帧是指与待处理的图像帧相邻的上一历史图像帧。
本实施例中，所述状态获取单元201将假想参考解码器模型缓冲池的当前数据量与所述假想参考解码器模型缓冲池的额定容量之间的比值，作为所述缓冲池充盈度。例如，当所述假想参考解码器模型缓冲池的额定容量为M，且假想参考解码器模型缓冲池的当前数据量为N(N≤M)时，则可计算得出所述缓冲池充盈度为N/M。
本实施例中，所述状态获取单元201用于在监测到图像处理器接收到一待处理的图像帧时，获取缓冲池状态，以在后续根据缓冲池状态确定对应的降噪强度并发送至图像处理器，使得图像处理器采用所接收的降噪强度对所接收到的图像帧进行降噪处理。
图像处理器所接收的待处理的图像帧来自于图像传感器。其中，所述图像传感器可以包括各种类型的视频获取装置，如摄像机、相机电话、视频电话等，还可以为用于产生计算机图形视频数据的计算机图形系统或者任何其它合适的视频源。
图像处理器用于在编码之前对所接收到的图像帧执行相应的预处理操作，包括亮度、饱和度、对比度、噪声程度的调节和处理，以使得使图像变得更加清晰通透，从而获得更加良好的图像显示效果。
所述强度获取单元202用于根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度。
如前所述，图像处理器在编码之前对所接收到的图像帧执行相应的预处理操作，包括亮度、饱和度、对比度、噪声程度的调节和处理等，而其中涉及的降噪处理操作会在后续对编码器的编码数据量和编码效率产生影响，进而对编码器的输出码率产生较大影响。
具体地，图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪处理，是指降低待处理的图像帧中的高频部分，包括时间和空间上的高频部分，而增加待处理的图像帧中的低频部分。因此，降噪强度越大，相应会更好地抑制噪声，图像处理器输出的数据量会相应降低，而编码器的编码效率则相应会更高。
因此，通过对图像处理器对图像帧所执行的降噪强度进行控制，以对编码器所接收到的输入数据量进行调节，从而可以实现对编码器的编码码率的控制。同时，可以有效避免因连续的切换场景、曝光参数连续的长时间切换以及噪点突然增多等所导致的编码器的编码数据量骤增，以使得编码器的编码数据量呈现稳定地变化趋势。
缓冲池状态可以反映编码器的编码状态。具体地，当缓冲池充盈度越大时，表明编码器的编码码率越高；当缓冲池充盈度越小时，则编码器的编码码率相对越低。因此，通过缓冲池状态，对图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪强度进行调节，从而可以对编码器的输入数据量进行调节，进而可以调节编码器的编码码率，最终可以达到对编码器的输出码率进行控制的目的。
本实施例中，所述强度获取单元202根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度，也即根据缓冲池充盈度，获取对应的降噪强度。换言之，缓冲池充盈度与降噪强度之间具有预设的对应关系。因此，所述强度获取单元202根据所获取的缓冲池充盈度和所述对应关系，便可以获取对应的降噪强度。
可以理解的是，当缓冲池充盈度越大时，缓冲池会更加接近饱和状态，则相应表明编码器的编码码率较高，此时，需要相应降低输入编码器的输入数据量，则图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪强度应越大；当缓冲池充盈度越小时，缓冲池距离饱和状态越远，则表明编码器的编码码率较低，此时，需要相应增加输入编码器的输入数据量，则对应的降噪强度越小。
本实施例中，所述强度获取单元202根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度的步骤包括：将所述缓冲池充盈度与预设的阈值区间进行匹配，获取对应的匹配结果；根据所述匹配结果，获取对应的降噪强度。换言之，降噪强度与缓冲池充盈度所处的阈值区间具有预设对应关系，根据缓冲池充盈度所处的阈值区间，便可以获取图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪强度。
所述预设的阈值区间中的每个分别具有上限值和下限值。其中，每个阈值区间的上限值和下限值的具体数值可以根据实际应用需求进行设置，在此不做限定。
所述预设的阈值区间的范围的设置方式可以根据实际应用需求进行。例如，可以采用人工方式设置阈值区间的上限值和下限值，或者也可以针对某一特定场景的视频图像进行收集，并利用所收集的视频图像形成该特定场景对应的阈值区间的范围等。
图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪处理操作可以根据实际的需要进行选取，如时域(1D)降噪滤波处理、空时域(3D)降噪滤波处理等。
以图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪处理为3D降噪滤波处理中的均值滤波处理为例，所述强度获取单元202根据所述匹配结果，获取对应的降噪强度的步骤包括：当确定所述缓冲池充盈度处于第一阈值区间时，将第一滤波窗口作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第二阈值区间时，将第二滤波窗口作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；所述第二阈值区间的上限值小于所述第一阈值区间的下限值，所述第二滤波窗口小于所述第一滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第三阈值区间时，将第三滤波窗口作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；所述第三阈值区间的上限值小于所述第二阈值区间的下限值，所述第三滤波窗口小于所述第二滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第四阈值区间时，将第四滤波窗口作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；所述第四阈值区间的上限值小于所述第三阈值区间的下限值，所述第四滤波窗口小于所述第三滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第五阈值区间时，保持当前滤波窗口不变；所述第五阈值区间的上限值小于所述第四阈值区间的下限值。
均值滤波处理，指的是采用以像素点为中心点的滤波窗口内的所有像素点的平均像素值作为该滤波窗口的中心点的像素点滤波处理后的像素值。其中，滤波窗口一般为矩形，其大小通常设置为(2n+1)*(2n+1)，n为大于或等于1的整数。因此，滤波窗口越大，则滤波效果越好，而相应也会使得图像的锐度降低，图像变得更加模糊。因此，可以根据实际应用需要设置缓冲池充盈度与降噪强度之间的对应关系，以在编码码率和图像质量控制之间实现平衡。
作为一种示例，所述强度获取单元202在确定所述缓冲池充盈度处于第一阈值区间(80％，100％]时，将第一滤波窗口(35*35)作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第二阈值区间(60％，80％]时，将第二滤波窗口(25*25)作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第三阈值区间(40％，60％]时，将第三滤波窗口(15*15)作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第四阈值区间(20％，40％]时，将第四滤波窗口(9*9)作为所述待处理的图像帧的滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第五阈值区间[0％，20％]时，保持当前滤波窗口不变。
需要指出的是，每个阈值区间对应的滤波窗口大小并不限于上述例举的滤波窗口大小，本领域技术人员可以根据实际需要进行设定。例如，可以通过缓冲池充盈度，生成对应的调节权重，并采用所生成的调节权重对图像处理器的当前滤波窗口进行调节生成等，在此不做限定。
通过上述的描述可知，当缓冲池充盈度处于较高的阈值区间范围内时，图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪强度也将保持在较高水平；当缓冲池充盈度保持在较低的阈值区间时，图像处理器对待处理的图像帧所执行的降噪强度也将处于较低水平。采用此种方式，可以从源头上对输入编码器的图像帧的数据量进行控制，实现编码器码率控制的循环反馈，从而可以实现图像质量和编码器码率之间的平衡。
所述强度输出单元203用于将所获取的降噪强度输出至图像处理器，使得所述图像处理器采用所获取的降噪强度对所述图像帧进行降噪处理，并将降噪处理后的图像帧输出至编码器，以使得所述编码器对降噪处理后的图像帧进行编码处理。
所述强度输出单元203将所获取的降噪强度输出至图像处理器，以使得所述图像处理器采用所获取的降噪强度对所述图像帧进行降噪处理，使得降噪处理后的图像帧的噪点数量降低，以从源头上对编码器的输入数据量进行控制，从而可以在低输出码率条件下避免因一味地增加量化参数所导致的图像质量减低的问题，故而可以实现图像质量和输出码率之间的平衡。
继而，图像处理器将降噪处理后的图像帧输出至编码器，以使得所述编码器对降噪处理后的图像帧进行编码处理处理，包括预测、变换、量化和熵编码。
本实施例中，为了进一步实现图像质量与编码器输出码率之间的平衡，提高码率控制的速度，所述模块20还包括参数获取单元204和参数输出单元205。其中：
所述参数获取单元204，适于在获取缓冲池状态之后，根据缓冲池状态，获取对应的量化参数；
所述参数输出单元205，适于将所获取的量化参数输出至所述编码器，使得所述编码器采用所述量化参数对所述降噪处理后的图像帧进行量化处理。
所述参数获取单元204用于在获取缓冲池状态之后，根据缓冲池状态，获取对应的量化参数。
本实施例中，编码器对降噪处理后的图像帧所执行的编码操作包括预测、变换、量化和熵编码。其中，编码器所执行的量化操作中，采用对应的量化参数来对图像帧的压缩情况进行控制。具体地，量化参数越大，图像帧的压缩损失越大；量化参数越小，图像帧的压缩损失越小。
因此，当缓冲池状态值缓冲池充盈度越大时，缓冲池会更加接近饱和状态，则相应表明编码器的编码码率较高，此时，所述参数获取单元204可以通过增加降噪处理后的图像帧的量化参数，以降低图像帧的压缩体积；当缓冲池状态值缓冲池充盈度越小时，缓冲池距离饱和状态越远，则表明编码器的编码码率较低，此时，所述参数获取单元204可以通过将降噪处理后的图像帧的量化参数降低，以提高图像帧的压缩体积。通过此种方式，便可以实现编码器的编码码率和输出码率的进一步平衡。
所述参数获取单元204根据缓冲池状态，获取对应的量化参数的方式可以参照现有的量化参数的调整方式执行。
作为一种示例，所述参数获取单元204可以在当确定所述缓冲池充盈度处于第一预设阈值区间(90％，100％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长加10作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长；当确定所述缓冲池充盈度处于第二预设阈值区间(80％，90％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长加6作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长；当确定所述缓冲池充盈度处于第三预设阈值区间(70％，80％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长加3作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长；当确定所述缓冲池充盈度处于第四阈值区间(50％，70％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长加1作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长；当确定所述缓冲池充盈度处于第五阈值区间(40％，50％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长减去1作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长；当确定所述缓冲池充盈度处于第六阈值区间(20％，40％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长减去2作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长；当确定所述缓冲池充盈度处于第七阈值区间[0％，20％]时，将相邻的上一图像帧的量化步长减去4作为所述降噪处理后的图像帧的量化步长。
所述参数输出单元205用于将所获取的量化参数输出至所述编码器，使得所述编码器采用所述量化参数对所述降噪处理后的图像帧进行量化处理。
所述参数输出单元205将所获取的量化参数输出至编码器，以使得所述编码器采用所获取的量化参数对所述降噪处理后的图像帧进行量化处理，使得量化处理后的图像帧的压缩体积不断下降，从而可以进一步实现编码器输出码率的平衡。
本实施例中的编码器码率控制模块，将图像处理器所执行的降噪强度的调整与编码器所执行的量化操作中的量化参数的调整相结合进行码率控制，与单纯地调整待处理的图像帧的量化参数相比，可以提高编码器码率控制的速度，并在低输出码率下避免为了平衡输出码率而一味地加大量化参数所导致的图像质量下降，故而可以实现图像质量与现图像质量与输出码率之间的平衡，有利于在较低输出码率下保持较好的图像质量。
相应地，本发明实施例还提供了一种芯片，所述芯片上集成有所述的编码器码率控制模块。其中，所述编码器码率控制模块请参见前述部分的描述，不再赘述。
相应地，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括至少一个存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现所述的编码器码率控制方法。
本发明实施例提供的电子设备的一种可选硬件结构可以如图3所示，包括：至少一个处理器01，至少一个通信接口02，至少一个存储器03和至少一个通信总线04。
在本发明实施例中，处理器01、通信接口02、存储器03、通信总线04的数量为至少一个，且处理器01、通信接口02、存储器03通过通信总线04完成相互间的通信。
通信接口02可以为用于进行网络通信的通信模块的接口，如GSM模块的接口。
处理器01可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
存储器03可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
其中，存储器03存储有一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令被处理器01执行以实现本发明实施例的编码器码率控制方法。
需要说明的是，上述的实现终端设备还可以包括与本发明实施例公开内容可能并不是必需的其他器件(未示出)；鉴于这些其他器件对于理解本发明实施例公开内容可能并不是必需，本发明实施例对此不进行逐一介绍。
本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质存储有一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令用于实现本发明实施例提供的编码器码率控制方法。
上述本发明的实施方式是本发明的元件和特征的组合。除非另外提及，否则所述元件或特征可被视为选择性的。各个元件或特征可在不与其它元件或特征组合的情况下实践。另外，本发明的实施方式可通过组合部分元件和/或特征来构造。本发明的实施方式中所描述的操作顺序可重新排列。任一实施方式的一些构造可被包括在另一实施方式中，并且可用另一实施方式的对应构造代替。对于本领域技术人员而言明显的是，所附权利要求中彼此没有明确引用关系的权利要求可组合成本发明的实施方式，或者可在提交本申请之后的修改中作为新的权利要求包括。
本发明的实施方式可通过例如硬件、固件、软件或其组合的各种手段来实现。在硬件配置方式中，根据本发明示例性实施方式的方法可通过一个或更多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器等来实现。
在固件或软件配置方式中，本发明的实施方式可以模块、过程、功能等形式实现。软件代码可存储在存储器单元中并由处理器执行。存储器单元位于处理器的内部或外部，并可经由各种己知手段向处理器发送数据以及从处理器接收数据。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (17)

1.一种编码器码率控制方法，其特征在于，包括：
在监测到图像处理器接收到一待处理的图像帧时，获取缓冲池状态；
根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度；
将所述降噪强度输出至所述图像处理器，使得所述图像处理器采用所述降噪强度对所述图像帧进行降噪处理，并将降噪处理后的图像帧输出至编码器，以使得所述编码器对降噪处理后的图像帧进行编码处理。
2.根据权利要求1所述的编码器码率控制方法，其特征在于，所述获取缓冲池状态包括：
获取假想参考解码器模型缓冲池的当前数据量；
根据所述当前数据量与所述假想参考解码器模型缓冲池的额定容量，计算缓冲池充盈度，作为所述缓冲池状态。
3.根据权利要求2所述的编码器码率控制方法，其特征在于，所述根据所述当前数据量与所述假想参考解码器模型缓冲池的额定容量，计算缓冲池充盈度，包括：
将所述当前数据量与所述假想参考解码器模型缓冲池的额定容量之间的比值，作为所述缓冲池充盈度。
4.根据权利要求2所述的编码器码率控制方法，其特征在于，所述根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度，包括：
将所述缓冲池充盈度与预设的阈值区间进行匹配，获取对应的匹配结果；根据所述匹配结果，获取对应的降噪强度。
5.根据权利要求4所述的编码器码率控制方法，其特征在于，所述降噪处理为均值滤波处理；所述根据所述匹配结果，获取对应的降噪强度，包括：
当确定所述缓冲池充盈度处于第一阈值区间时，将第一滤波窗口作为当前图像帧的滤波窗口；
当确定所述缓冲池充盈度处于第二阈值区间时，将第二滤波窗口作为待处理的图像帧的滤波窗口；所述第二阈值区间的上限值小于所述第一阈值区间的下限值，所述第二滤波窗口小于所述第一滤波窗口；
当确定所述缓冲池充盈度处于第三阈值区间时，将第三滤波窗口作为待处理的图像帧的滤波窗口；所述第三阈值区间的上限值小于所述第二阈值区间的下限值，所述第三滤波窗口小于所述第二滤波窗口；
当确定所述缓冲池充盈度处于第四阈值区间时，将第四滤波窗口作为待处理的图像帧的滤波窗口；所述第四阈值区间的上限值小于所述第三阈值区间的下限值，所述第四滤波窗口小于所述第三滤波窗口；
当确定所述缓冲池充盈度处于第五阈值区间时，保持当前滤波窗口不变；所述第五阈值区间的上限值小于所述第四阈值区间的下限值。
6.根据权利要求5所述的编码器码率控制方法，其特征在于，
所述第一阈值区间为(80％，100％]，所述第一滤波窗口的尺寸为(35*35)；
所述第二阈值区间为(60％，80％]，所述第二滤波窗口的尺寸为(25*25)；
所述第三阈值区间为(40％，60％]，所述第三滤波窗口的尺寸为(15*15)；
所述第四阈值区间为(20％，40％]，所述第四滤波窗口的尺寸为(9*9)；
所述第五阈值区间为[0％，20％]。
7.根据权利要求1至6任一项所述的编码器码率控制方法，其特征在于，在获取缓冲池状态之后，还包括：
根据缓冲池状态，获取对应的量化参数；
将所获取的量化参数输出至所述编码器，使得所述编码器采用所述量化参数对降噪处理后的图像帧进行量化处理。
8.一种编码器码率控制模块，其特征在于，包括：
状态获取单元，适于在监测到图像处理器接收到一待处理的图像帧时，获取缓冲池状态；
强度获取单元，适于根据缓冲池状态，获取对应的降噪强度；
强度输出单元，适于将所述降噪强度输出至所述图像处理器，使得所述图像处理器采用所述降噪强度对所述图像帧进行降噪处理，并将降噪处理后的图像帧输出至编码器，以使得所述编码器对降噪处理后的图像帧进行编码处理。
9.根据权利要求8所述的编码器码率控制模块，其特征在于，所述状态获取单元，适于获取假想参考解码器模型缓冲池的当前数据量；根据所述当前数据量与所述假想参考解码器模型缓冲池的额定容量，计算缓冲池充盈度，作为所述缓冲池状态。
10.根据权利要求9所述的编码器码率控制模块，其特征在于，所述状态获取单元，适于将所述当前数据量与所述假想参考解码器模型缓冲池的额定容量之间的比值，作为所述缓冲池充盈度。
11.根据权利要求9所述的编码器码率控制模块，其特征在于，所述强度获取单元，适于将所述缓冲池充盈度与预设的阈值区间进行匹配，获取对应的匹配结果；根据所述匹配结果，获取对应的降噪强度。
12.根据权利要求11所述的编码器码率控制模块，其特征在于，所述降噪处理为均值滤波处理；
所述强度获取单元，适于当确定所述缓冲池充盈度处于第一阈值区间时，将第一滤波窗口作为待处理的图像帧的滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第二阈值区间时，将第二滤波窗口作为待处理的图像帧的滤波窗口；所述第二阈值区间的上限值小于所述第一阈值区间的下限值，所述第二滤波窗口小于所述第一滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第三阈值区间时，将第三滤波窗口作为待处理的图像帧的滤波窗口；所述第三阈值区间的上限值小于所述第二阈值区间的下限值，所述第三滤波窗口小于所述第二滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第四阈值区间时，将第四滤波窗口作为待处理的图像帧的滤波窗口；所述第四阈值区间的上限值小于所述第三阈值区间的下限值，所述第四滤波窗口小于所述第三滤波窗口；当确定所述缓冲池充盈度处于第五阈值区间时，保持当前滤波窗口不变；所述第五阈值区间的上限值小于所述第四阈值区间的下限值。
13.根据权利要求12所述的编码器码率控制模块，其特征在于，
所述第一阈值区间为(80％，100％]，所述第一滤波窗口的尺寸为(35*35)；
所述第二阈值区间为(60％，80％]，所述第二滤波窗口的尺寸为(25*25)；
所述第三阈值区间为(40％，60％]，所述第三滤波窗口的尺寸为(15*15)；
所述第四阈值区间为(20％，40％]，所述第四滤波窗口的尺寸为(9*9)；
所述第五阈值区间为[0％，20％]。
14.根据权利要求8至13任一项所述的编码器码率控制模块，其特征在于，还包括：
参数获取单元，适于在获取缓冲池状态之后，根据缓冲池状态，获取对应的量化参数；
参数输出单元，适于将所获取的量化参数输出至所述编码器，使得所述编码器采用所述量化参数对降噪处理后的图像帧进行量化处理。
15.一种芯片，其特征在于，所述芯片上集成有如权利要求8至14任一项所述的编码器码率控制模块。
16.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如权利要求1-7中任一项所述的编码器码率控制方法。
17.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令用于实现如权利要求1-7中任一项所述的编码器码率控制方法。
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