視頻編解碼中的去塊效應(yīng)濾波方法和自適應(yīng)環(huán)路濾波方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了去塊效應(yīng)濾波方法，包括：根據(jù)相鄰編碼塊的預(yù)測(cè)模式和/或預(yù)測(cè)方向與邊界方向的關(guān)系，確定兩個(gè)編碼塊的邊界強(qiáng)度值，從而能夠更加合理地確定邊界強(qiáng)度值，提高去塊效應(yīng)濾波的性能。本申請(qǐng)中還考慮亮度和方向性紋理對(duì)于塊邊界的掩蓋效應(yīng)，當(dāng)掩蓋效應(yīng)達(dá)到一定程度后，直接將邊界強(qiáng)度值設(shè)為0，簡(jiǎn)化邊界強(qiáng)度值的計(jì)算。本申請(qǐng)還公開了自適應(yīng)環(huán)路濾波方法，通過引入去塊效應(yīng)濾波前后像素值的相關(guān)性，從而提高環(huán)路濾波性能。
【專利說明】視頻編解碼中的去塊效應(yīng)濾波方法和自適應(yīng)環(huán)路濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到視頻圖像編解碼技術(shù)，更具體的講，是視頻編解碼中的去塊效應(yīng)濾波方法和自適應(yīng)環(huán)路濾波方法。
【背景技術(shù)】
[0002]音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)(AudioVideo Coding Standard V2.0, AVS2.0)是《信息技術(shù)先進(jìn)音視頻編碼》系列標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)稱，是我國(guó)具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二代信源編碼標(biāo)準(zhǔn)，也是數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)的共性基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。圖1為高效視頻編碼框圖。其中，AVS2.0主要采用了去塊效應(yīng)濾波器(DF)。另外，繼H.264/AVS之后，又推出了新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC，在HEVC的測(cè)試模型HM中除包括去塊效應(yīng)濾波器外，還包括一個(gè)自適應(yīng)環(huán)路濾波器(ALF)。
[0003]去塊效應(yīng)濾波器減少了由于塊預(yù)測(cè)和量化引起的塊效應(yīng)。這里有兩個(gè)引起塊效應(yīng)的主要原因。第一，變換和量化是基于塊的，而且量化過程引起失真。量化系數(shù)誤差在不同的塊中是不同的。所以，兩個(gè)塊之間的邊界就會(huì)不連續(xù)。第二，運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償也是產(chǎn)生塊效應(yīng)的一個(gè)原因。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償不能完全匹配，因?yàn)椴煌膲K的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊可能來自于不同的幀或者來自同一幀的不同區(qū)域，在這種情況下，預(yù)測(cè)單元的邊界也是不連續(xù)的。如果重建的幀用作了參考幀，那么這些不連續(xù)的邊界將會(huì)復(fù)制到將用來預(yù)測(cè)的幀中。
[0004]由于在視頻編碼過程中存在上述問題，因此需要去塊效應(yīng)濾波器來降低塊效應(yīng)。具體地，去塊效應(yīng)濾波器采用一組低通濾波器，這些濾波器是根據(jù)邊界強(qiáng)度(BS)自適應(yīng)處理不同的邊界，它們提供了更好的視覺質(zhì)量并且提高了預(yù)測(cè)其他幀的能力。實(shí)驗(yàn)表明去塊濾波提高了重建幀的客觀和主觀質(zhì)量。
[0005]自適應(yīng)環(huán)路濾波器(ALF)位于去塊效應(yīng)濾波器之后，它是基于維納濾波器的。自適應(yīng)環(huán)路濾波器(ALF)的主要目的是使得重構(gòu)后的圖像與原始圖像的均方誤差最小。量化是導(dǎo)致信息丟失的原因之一，通常將量化噪聲建模為高斯噪聲，而高斯噪聲能有效地被自適應(yīng)環(huán)路濾波器所減少，這是因?yàn)樽赃m應(yīng)環(huán)路濾波器是由維納濾波器所設(shè)計(jì)，而維納濾波器是基于均方誤差準(zhǔn)則的最優(yōu)濾波器。自適應(yīng)環(huán)路濾波器能提高圖像的客觀質(zhì)量，它減少亮度和色度分量的失真。
[0006]傳統(tǒng)的去塊效應(yīng)濾波器對(duì)于有幀內(nèi)編碼塊的邊界都采用強(qiáng)濾波器，而沒有考慮幀內(nèi)編碼的模式等信息，邊界強(qiáng)度的計(jì)算過程是不精確的。傳統(tǒng)的去塊效應(yīng)濾波器沒有考慮人類視覺系統(tǒng)的掩蔽效應(yīng)對(duì)于塊邊界的掩蓋情況，從而不能達(dá)到更好的主觀效果。
[0007]另外，現(xiàn)有的自適應(yīng)環(huán)路濾波器中沒有利用到去塊效應(yīng)濾波器后的像素值和未濾波的重建的像素值之間的相關(guān)性，來提高圖像的主客觀質(zhì)量，因此，自適應(yīng)環(huán)路濾波的性能還有提升的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本申請(qǐng)?zhí)峁┮曨l編解碼中的去塊效應(yīng)濾波方法和自適應(yīng)環(huán)路濾波方法，對(duì)于去塊效應(yīng)濾波，能夠合理地確定邊界強(qiáng)度值，提高去塊效應(yīng)濾波的性能；對(duì)于環(huán)路濾波，能夠提高環(huán)路濾波的性能。
[0009]一種視頻編碼中的去塊效應(yīng)濾波方法，包括:確定任意兩個(gè)相鄰編碼塊的邊界強(qiáng)度值，根據(jù)該邊界強(qiáng)度值對(duì)該兩個(gè)編碼塊的邊界進(jìn)行去塊效應(yīng)濾波；
[0010]當(dāng)所述兩個(gè)編碼塊中的一個(gè)是幀內(nèi)編碼塊時(shí)，根據(jù)所述兩個(gè)編碼塊的預(yù)測(cè)模式和/或預(yù)測(cè)方向，確定所述兩個(gè)編碼塊的邊界強(qiáng)度值。
[0011]較佳地，當(dāng)所述兩個(gè)編碼塊中的任一個(gè)編碼塊滿足條件一時(shí)，確定所述邊界強(qiáng)度值為O;
[0012]所述條件一為:編碼塊為幀內(nèi)編碼塊、且該編碼塊預(yù)測(cè)方向與所述兩個(gè)編碼塊的邊界方向相同、且該編碼塊沒有非零的變換系數(shù)。
[0013]較佳地，當(dāng)所述兩個(gè)編碼塊均不滿足條件一時(shí)，若所述兩個(gè)編碼塊分別為幀內(nèi)編碼塊和幀間編碼塊，則確定所述邊界強(qiáng)度值大于或等于第一預(yù)設(shè)值；
[0014]所述條件一為:編碼塊為幀內(nèi)編碼塊、且該編碼塊預(yù)測(cè)方向與所述兩個(gè)編碼塊的邊界方向相同、且該編碼塊沒有非零的變換系數(shù)。
[0015]較佳地，當(dāng)所述兩個(gè)編碼塊均不滿足條件一時(shí)，若所述兩個(gè)編碼塊均為幀內(nèi)編碼塊、且其中一個(gè)編碼塊的預(yù)測(cè)模式為幀內(nèi)直流預(yù)測(cè)模式，則確定所述邊界強(qiáng)度值大于或等
于第二預(yù)設(shè)值；
[0016]所述條件一為:編碼塊為幀內(nèi)編碼塊、且該編碼塊預(yù)測(cè)方向與所述兩個(gè)編碼塊的邊界方向相同、且該編碼塊沒有非零的變換系數(shù)。
[0017]較佳地，若所述兩個(gè)編碼塊的預(yù)測(cè)模式均為幀內(nèi)直流預(yù)測(cè)模式，則確定所述邊界強(qiáng)度值為A-1 ；
[0018]所述邊界強(qiáng)度值A(chǔ)為所述兩個(gè)編碼塊的預(yù)測(cè)模式分別為幀內(nèi)直流預(yù)測(cè)模式和幀內(nèi)非直流預(yù)測(cè)模式時(shí)的邊界強(qiáng)度值。
[0019]較佳地，當(dāng)所述兩個(gè)編碼塊均不滿足條件一時(shí)，若所述兩個(gè)編碼塊均為幀內(nèi)編碼塊、且都不為直流預(yù)測(cè)模式，且預(yù)測(cè)方向不同，則確定所述邊界強(qiáng)度值大于或等于第三預(yù)設(shè)值；
[0020]所述條件一為:編碼塊為幀內(nèi)編碼塊、且該編碼塊預(yù)測(cè)方向與所述兩個(gè)編碼塊的邊界方向相同、且該編碼塊沒有非零的變換系數(shù)。
[0021]較佳地，當(dāng)所述兩個(gè)編碼塊均不滿足條件一時(shí)，若所述兩個(gè)編碼塊均為幀內(nèi)編碼塊、且都不為直流預(yù)測(cè)模式，且預(yù)測(cè)方向相同，則確定所述邊界強(qiáng)度值小于或等于第四預(yù)設(shè)值
[0022]所述條件一為:編碼塊為幀內(nèi)編碼塊、且該編碼塊預(yù)測(cè)方向與所述兩個(gè)編碼塊的邊界方向相同、且該編碼塊沒有非零的變換系數(shù)。
[0023]較佳地，若所述兩個(gè)編碼塊的預(yù)測(cè)方向與兩個(gè)編碼塊的邊界方向不同，則確定所述邊界強(qiáng)度值大于邊界強(qiáng)度值B ;
[0024]所述邊界強(qiáng)度值B為所述兩個(gè)編碼塊的預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)方向與兩個(gè)編碼塊的邊界方向相同時(shí)的邊界強(qiáng)度值。
[0025]一種視頻編碼中的去塊效應(yīng)濾波方法，包括:
[0026]在任意兩個(gè)相鄰的8X8編碼塊中，以該兩個(gè)編碼塊的邊界為中心取8X8的像素作為參考?jí)K；[0027]計(jì)算所述參考?jí)K的平均亮度值1，并根據(jù)該平均亮度值I計(jì)算亮度辨別閾值LUM ；
[0028]在所述參考?jí)K中分別計(jì)算沿0°、45°、90°和135°方向的方向性活動(dòng)因子，并根據(jù)四個(gè)方向的方向性活動(dòng)因子計(jì)算所述邊界的方向性掩蓋因子Activity ;
[0029]根據(jù)亮度辨別閾值LUM和方向性掩蓋因子Activity計(jì)算掩蓋效應(yīng)模型因子CLDT，若所述掩蓋效應(yīng)模型因子CLDT大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則將所述兩個(gè)編碼塊的邊界強(qiáng)度值設(shè)為O0
[0030]較佳地，所述計(jì)算沿0°方向的方向性活動(dòng)因子Hartivity為:
【權(quán)利要求】
1.一種視頻編碼中的去塊效應(yīng)濾波方法，包括:確定任意兩個(gè)相鄰編碼塊的邊界強(qiáng)度值，根據(jù)該邊界強(qiáng)度值對(duì)該兩個(gè)編碼塊的邊界進(jìn)行去塊效應(yīng)濾波；其特征在于， 當(dāng)所述兩個(gè)編碼塊中的一個(gè)是幀內(nèi)編碼塊時(shí)，根據(jù)所述兩個(gè)編碼塊的預(yù)測(cè)模式和/或預(yù)測(cè)方向，確定所述兩個(gè)編碼塊的邊界強(qiáng)度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述兩個(gè)編碼塊中的任一個(gè)編碼塊滿足條件一時(shí)，確定所述邊界強(qiáng)度值為O ; 所述條件一為:編碼塊為幀內(nèi)編碼塊、且該編碼塊預(yù)測(cè)方向與所述兩個(gè)編碼塊的邊界方向相同、且該編碼塊沒有非零的變換系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述兩個(gè)編碼塊均不滿足條件一時(shí)，若所述兩個(gè)編碼塊分別為幀內(nèi)編碼塊和幀間編碼塊，則確定所述邊界強(qiáng)度值大于或等于第一預(yù)設(shè)值； 所述條件一為:編碼塊為幀內(nèi)編碼塊、且該編碼塊預(yù)測(cè)方向與所述兩個(gè)編碼塊的邊界方向相同、且該編碼塊沒有非零的變換系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述兩個(gè)編碼塊均不滿足條件一時(shí)，若所述兩個(gè)編碼塊均為幀內(nèi)編碼塊、且其中一個(gè)編碼塊的預(yù)測(cè)模式為幀內(nèi)直流預(yù)測(cè)模式，則確定所述邊界強(qiáng)度值大于或等于第二預(yù)設(shè)值； 所述條件一為:編碼塊為幀內(nèi)編碼塊、且該編碼塊預(yù)測(cè)方向與所述兩個(gè)編碼塊的邊界方向相同、且該編碼塊沒有非零的變換系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，若所述兩個(gè)編碼塊的預(yù)測(cè)模式均為幀內(nèi)直流預(yù)測(cè)模式，則確定所述邊界強(qiáng)度值為A-1 ； 所述邊界強(qiáng)度值A(chǔ)為所述兩個(gè)編碼塊的預(yù)測(cè)模式分別為幀內(nèi)直流預(yù)測(cè)模式和幀內(nèi)非直流預(yù)測(cè)模式時(shí)的邊界強(qiáng)度值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述兩個(gè)編碼塊均不滿足條件一時(shí)，若所述兩個(gè)編碼塊均為幀內(nèi)編碼塊、且都不為直流預(yù)測(cè)模式，且預(yù)測(cè)方向不同，則確定所述邊界強(qiáng)度值大于或等于第三預(yù)設(shè)值； 所述條件一為:編碼塊為幀內(nèi)編碼塊、且該編碼塊預(yù)測(cè)方向與所述兩個(gè)編碼塊的邊界方向相同、且該編碼塊沒有非零的變換系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述兩個(gè)編碼塊均不滿足條件一時(shí)，若所述兩個(gè)編碼塊均為幀內(nèi)編碼塊、且都不為直流預(yù)測(cè)模式，且預(yù)測(cè)方向相同，則確定所述邊界強(qiáng)度值小于或等于第四預(yù)設(shè)值 所述條件一為:編碼塊為幀內(nèi)編碼塊、且該編碼塊預(yù)測(cè)方向與所述兩個(gè)編碼塊的邊界方向相同、且該編碼塊沒有非零的變換系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，若所述兩個(gè)編碼塊的預(yù)測(cè)方向與兩個(gè)編碼塊的邊界方向不同，則確定所述邊界強(qiáng)度值大于邊界強(qiáng)度值B ; 所述邊界強(qiáng)度值B為所述兩個(gè)編碼塊的預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)方向與兩個(gè)編碼塊的邊界方向相同時(shí)的邊界強(qiáng)度值。
9.一種視頻編碼中 的去塊效應(yīng)濾波方法，其特征在于，包括: 在任意兩個(gè)相鄰的8X8編碼塊中，以該兩個(gè)編碼塊的邊界為中心取8X8的像素作為參考?jí)K；計(jì)算所述參考?jí)K的平均亮度值1，并根據(jù)該平均亮度值I計(jì)算亮度辨別閾值LUM ；在所述參考?jí)K中分別計(jì)算沿0°、45°、90°和135°方向的方向性活動(dòng)因子，并根據(jù)四個(gè)方向的方向性活動(dòng)因子計(jì)算所述邊界的方向性掩蓋因子Activity ; 根據(jù)亮度辨別閾值LUM和方向性掩蓋因子Activity計(jì)算掩蓋效應(yīng)模型因子CLDT，若所述掩蓋效應(yīng)模型因子CLDT大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則將所述兩個(gè)編碼塊的邊界強(qiáng)度值設(shè)為O。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算沿0°方向的方向性活動(dòng)因子
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算邊界的方向性掩蓋因子Activity 包括:
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算掩蓋效應(yīng)模型因子CLDT為:CLDT=S1LUM(I) +S2Activity ;其中，所述 si, s2 是預(yù)設(shè)的常數(shù)。
13.—種視頻編碼中的自適應(yīng)環(huán)路濾波方法，其特征在于，包括: 根據(jù)重構(gòu)幀中的N-1個(gè)像素點(diǎn)的像素值和經(jīng)去塊效應(yīng)濾波處理后的一個(gè)像素點(diǎn)的像素值，對(duì)所述重構(gòu)幀中的當(dāng)前像素點(diǎn)進(jìn)行維納濾波，確定當(dāng)前像素點(diǎn)的濾波結(jié)果為
N-2
Xn = V W-X- + Whr ,X.Λ O / j I I N-1 5
^ο./=O 其中，X。為所述重構(gòu)幀中當(dāng)前像素點(diǎn)的像素值，Xi為所述重構(gòu)幀中當(dāng)前像素點(diǎn)后第i個(gè)像素點(diǎn)的像素值，X'為所述重構(gòu)幀中當(dāng)前像素點(diǎn)Xci經(jīng)去塊效應(yīng)濾波處理后的像素值，N為維納濾波的維數(shù)，W0, W1, WfWN_i分別為維納濾波的濾波系數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述維納濾波的濾波系數(shù)滿足!T=R-1C,其中，HT=[W(I，W1,R為維納濾波輸入信號(hào)的自相關(guān)矩陣，C為維納濾波輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的互相關(guān)矩陣。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，采用5X5、7X 7或9X 7的十字交叉型的濾波器進(jìn)行所述維納濾波。
【文檔編號(hào)】H04N19/61GK103813176SQ201210455709
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月14日
【發(fā)明者】羅斌姬, 葉鋒, 門愛東, 楊波 申請(qǐng)人:北京三星通信技術(shù)研究有限公司, 三星電子株式會(huì)社