利用改進的圖像塊邊界強度推導進行去塊濾波的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于邊界強度推導和去塊濾波相關的決策處理的有利方案。更具體而言，本發(fā)明改善了現(xiàn)有技術中已知用于決定去塊和選擇適當去塊濾波器的方案，以便減少計算周期數(shù)和所需的存儲空間。
【專利說明】利用改進的圖像塊邊界強度推導進行去塊濾波
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像的濾波。具體而言，本發(fā)明涉及去塊濾波以及用于去塊濾波的決策準則的推導。
【背景技術】
[0002]目前，大多數(shù)標準化視頻編碼算法都基于混合式視頻編碼。混合式視頻編碼方法通常組合幾種不同的無損和有損壓縮方案以便實現(xiàn)期望的壓縮增益?；旌鲜揭曨l編碼還是ITU-T 標準(H.26x 標準，例如 H.261、H.263)以及 IS0/IEC標準(MPEG-χ 標準，例如 MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4)的依據。最近的高級視頻編碼標準是當前表示為H.264/MPEG-4高級視頻編碼(AVC)的標準，這是聯(lián)合視頻組(JVT)、ITU-T和IS0/IEC MPEG小組的聯(lián)合組進行標準化工作的成果。這種編解碼方案正在由視頻編碼聯(lián)合工作組以高效率視頻編碼(HEVC)的名義進一步發(fā)展，尤其旨在改善關于高分辨率視頻編碼的效率。
[0003]編碼器的視頻信號輸入是被稱為幀的圖像序列，每個幀都是像素的二維矩陣。所有上述基于混合式視頻編碼的標準都包括將每個個體視頻幀細分成由多個像素構成的更小的塊。塊的尺寸例如可以根據圖像內容而變化。通常可以逐塊改變編碼方式。這種塊的最大可能尺寸，例如在HEVC中，是64X64像素。然后將其稱為最大編碼單元(LCU)。在H.264/MPEG-4AVC中，宏塊(通常表示16X16像素的塊)是進行編碼的基本圖像要素，可以將其進一步分成更小的子塊，子塊被施加一些編碼/解碼步驟。
[0004]典型地，混合 式視頻編碼的編碼步驟包括空間和/或時間預測。因此，首先利用其空間相鄰塊或其時間相鄰塊，即前面編碼的視頻幀，預測要編碼的每個塊。然后計算要編碼塊及其預測，也稱為預測殘余塊，之間的差異塊。另一個編碼步驟是將殘余塊從空間(像素)域變換到頻域中。變換旨在減小輸入塊的相關性。另一編碼步驟是變換系數(shù)的量化。在這個步驟中，進行實際有損的(不可逆)壓縮。通常，利用熵編碼進一步壓緊(無損壓縮)壓縮變換系數(shù)值。此外，重構編碼的視頻信號所需的輔助信息被編碼并與編碼的視頻信號一起被提供。例如，這是關于空間和/或時間預測、量化的量等的信息。
[0005]圖1是典型的H.264/MPEG-4AVC和/或HEVC視頻編碼器100的范例。減法器105
首先確定輸入視頻圖像(輸入信號s)要編碼的當前塊和對應預測塊§之間的差異e，預測塊被用作要編碼當前塊的預測?？梢酝ㄟ^時間或空間預測180獲得預測信號?？梢灾饌€幀或逐個塊地改變預測類型。使用時間預測來預測的塊和/或幀被稱為“互”編碼，使用空間預測來預測的塊和/或幀被稱為“內”編碼。使用時間預測的預測信號是從存儲器中存儲的先前的編碼圖像導出的。使用空間預測的預測信號是從事先編碼、解碼并存儲于存儲器中的相鄰塊的邊界像素值導出的。對輸入信號和預測信號之間的差異e (表示為預測誤差或殘余)進行變換110，獲得系數(shù)，對系數(shù)進行量化120。然后向量化的系數(shù)應用熵編碼器190，以便進一步減小以無損方式存儲和/或傳輸?shù)臄?shù)據的量。這主要是通過應用具有可變長度的代碼字的代碼實現(xiàn)的，其中基于其出現(xiàn)的概率選擇代碼字的長度。
[0006]在視頻編碼器100之內，并入解碼單元以獲得解碼(重構)的視頻信號s’。根據編碼步驟，解碼步驟包括去量化和逆變換130。因為量化誤差，也稱為量化噪聲的原因，這樣獲得的預測誤差信號e’與原始預測誤差信號不同。然后通過將解碼的預測誤差信號e’增加140到預測信號§，獲得重構圖像信號s’。為了維持編碼器側和解碼器側之間的兼容性，基于在編碼器和解碼器兩側都已知的已編碼并隨后解碼的視頻信號獲得預測信號§。
[0007]由于量化的原因，量化噪聲被疊加到重構的視頻信號上。由于逐塊編碼的原因，疊加的噪聲常常具有阻塞特性，尤其對于強量化而言，這會在解碼圖像中導致可見的塊邊界。這樣的分塊偽影在人進行視覺感知時有不利影響。為了減少這些偽影，向每個重構圖像塊應用去塊濾波器150。將去塊濾波器應用于重構的信號S，。例如，H.264/MPEG-4AVC的去塊濾波器具有局部調整的能力。對于高度的分塊噪聲，應用強(窄帶)低通濾波器，而對于低度分塊噪聲，應用弱(寬帶)低通濾波器。低通濾波器的強度由預測信號§和量化的預測誤差信號e確定。去塊濾波器一般會對塊邊緣進行平滑化，導致解碼圖像主觀質量改進。此外，由于將圖像的濾波部分用于其他圖像的運動補償預測，所以濾波還減少了預測誤差，從而能夠改善編碼效率。
[0008]在去塊濾波器之后，可以向包括已解碼信號s"的圖像應用樣本自適應偏移155和/或自適應循環(huán)濾波器160。盡管去塊濾波器改善了主觀質量，但樣本自適應偏移(SAO)和ALF旨在改善逐個像素的保真度(“客觀”質量)。具體而言，SAO根據像素的緊鄰鄰居增加偏移。自適應循環(huán)濾波器(ALF)用于補償由于壓縮導致的圖像失真。典型地，自適應循環(huán)濾波器是維納濾波器，確定其濾波系數(shù)，使得重構圖像S，和源圖像s之間的均方誤差(MSE)最小化?？梢杂嬎悴⒅饌€幀地發(fā)送ALF的系數(shù)?？梢詫LF應用于整個幀(視頻序列的圖像)或局部區(qū)域(塊)?？梢园l(fā)送(基于塊，基于幀或基于四叉樹)表示要濾波哪些區(qū)域的額外輔助信息。
[0009]為了解碼，互編碼塊需要還在參考幀緩存170中存儲先前編碼并接下來解碼的圖像部分。采用運動補償 預測來預測180互編碼塊。首先，由運動估算器在先前編碼并解碼的視頻幀之內針對當前塊發(fā)現(xiàn)最佳匹配塊。最佳匹配塊然后變?yōu)轭A測信號，然后將當前塊及其最佳匹配之間的相對位移(運動)作為運動數(shù)據，以與編碼視頻數(shù)據同時提供的輔助信息之內的三維運動矢量形式進行發(fā)送。三維由兩個空間維度和一個時間維度構成。為了優(yōu)化預測準確度，可以確定運動矢量，其具有空間子像素分辨率，例如半個像素或四分之一像素的分辨率。具有空間子像素分辨率的運動矢量可以指向已解碼幀之內沒有真實像素值的空間位置，即，子像素位置。因此，需要對這樣的像素值進行空間內插，以便進行運動補償預測。這可以通過內插濾波器(在圖1中，集成于預測塊180之內)實現(xiàn)。
[0010]對于內編碼模式和互編碼模式兩者而言，對當前輸入信號和預測信號之間的差異e進行變換110和量化120，獲得量化的系數(shù)。通常，采用正交變換，例如二維離散余弦變換(DCT)或其整數(shù)版本，因為其有效率地減小了自然視頻圖像的相關性。在變換之后，對于圖像質量而言，低頻分量通常比高頻分量更重要，因此可以比高頻分量花費更多比特進行低頻分量的編碼。在熵編碼器中，將量化系數(shù)的二維矩陣變換成一維數(shù)組。典型地，這種變換由所謂的之字形掃描執(zhí)行，其開始于二維數(shù)組左上角的DC系數(shù)，沿預定序列掃描二維數(shù)組，結束于右下角的AC系數(shù)。由于能量通常聚集于二維系數(shù)矩陣的左上部，對應于較低頻率，所以之字形掃描獲得的數(shù)組中，通常最后的值是零。這樣允許利用運轉長度代碼作為實際熵編碼的一部分/在實際熵編碼之前進行有效率的編碼。[0011]H.264/MPEG-4H.264/MPEG-4AVC以及HEVC包括兩個功能層，即視頻編碼層(VCL)和網絡抽象層(NAL)。如上文簡要所述，VCL提供了編碼功能。NAL根據其額外應用，例如通過信道傳輸或在存儲器中存儲，將信息元素封裝成稱為NAL單元的標準化單元。信息元素例如是編碼的預測誤差信號或對視頻信號編碼必需的其他信息，例如預測類型、量化參數(shù)、運動矢量等。存在包含壓縮視頻數(shù)據和相關信息的VCL NAL單元，以及封裝額外數(shù)據的非VCL單元，額外數(shù)據例如是與整個視頻序列相關的參數(shù)集，或提供可用于改善編碼性能的額外信息的補充增強信息(SEI)。
[0012]圖2示出了根據H.264/MPEG-4AVC或HEVC視頻編碼標準的范例解碼器200。編碼的視頻信號(解碼器的輸入信號)首先傳遞到熵解碼器290，其對量化的系數(shù)、解碼所需信息元素(例如運動數(shù)據)、預測模式等進行解碼。對量化的系數(shù)進行逆掃描，以便獲得二維矩陣，然后將矩陣饋送給逆量化和逆變換230。在逆量化和逆變換230之后，獲得了解碼(量化)預測誤差信號e’，在未引入量化噪聲且未發(fā)生誤差的情況下，其對應于從編碼器的信號輸入減去預測信號而獲得的差異。
[0013]從時間或空間預測280獲得預測信號。解碼的信息元素通常還包括預測必需的信息，對于內預測而言，例如是預測類型，對于運動補償預測而言，是運動數(shù)據。然后利用加法器240將空間域中的量化預測誤差信號增加到從運動補償預測或幀內預測280獲得的預測信號?？梢允怪貥媹D像s’通過去塊濾波器250、樣本自適應偏移處理255和自適應循環(huán)濾波器260，將所得的解碼信號存儲于存儲器270中，以應用于以下塊/圖像的時間或空間預測。
[0014]圖3中示出了示范性 混合式視頻編碼器的另一例示。圖3的編碼器與圖1的編碼器不同在于，已經將圖1的去塊濾波器150細分成用于垂直邊緣的水平去塊的濾波器350a和用于水平邊緣的垂直去塊的濾波器350b。將濾波器350a應用于重構的信號S’，即加法器140的輸出。濾波器350b的輸出，即具有去塊垂直邊緣的圖像，表示為S’’并輸入到濾波器350b。濾波器350b的輸出信號，即垂直和水平去塊的圖像，被表示為S" ’。此外，圖3明確示出了要輸入到熵編碼器190、水平去塊濾波器350a和垂直去塊濾波器350b中的量化參數(shù)QP。
[0015]圖3的其余方框對應于圖1的相應方框，在圖3和圖1中利用相同的附圖標記表示類似特征。在圖3中，已經將自適應循環(huán)濾波器160明確描述為維納濾波器，塊155 (SAO)和160 (ALF)已經互換。不過，這些步驟的次序對于本發(fā)明而言不是必須的。此外，圖3中未明確示出參考幀緩存170。
[0016]考慮到圖1的編碼器和圖2的解碼器相應特征密切相似，本領域的技術人員知道如何修改圖2，以便例示解碼器，其中使得兩個相繼步驟中的水平和垂直去塊明白清楚。因此在其中省略了相應數(shù)字。
[0017]在對圖像進行壓縮和解壓時，分塊偽影常常對于用戶而言是最苦惱的偽影。去塊濾波有助于通過平滑重構圖像中塊間的邊緣來改善用戶的知覺體驗。去塊濾波中的困難之一是在因應用量化器而由分塊導致的邊緣和作為編碼信號一部分的邊緣之間做出正確決策。僅在塊邊界上的邊緣是用于壓縮偽影原因時，才希望應用去塊濾波器。在其他情況下，通過應用去塊濾波器，重構的信號可能會令人絕望地失真。另一個困難是為去塊濾波選擇適當?shù)臑V波器。典型地，在導致強或弱低通濾波器的具有不同頻率響應的幾種低通濾波器之間做出決定。為了決定是否應用去塊濾波以及選擇適當?shù)臑V波器，考慮兩個塊的邊界附近的圖像數(shù)據。
[0018]例如，可以考慮相鄰塊的量化參數(shù)。替代地或此外，可以考慮預測模式，例如內預測或互預測。另一種可能性是評估量化的預測誤差系數(shù)，例如，它們中的多少被量化成零。用于運動補償預測的參考幀還可以表示濾波器的選擇，例如，是否將同一參考幀用于預測當前塊和相鄰塊。該決定也可以基于用于運動補償預測的運動矢量以及用于當前塊和用于相鄰塊的運動矢量是否相同或最好不同。該決定可以涉及到樣本的空間位置，例如與塊碎片的距離。
[0019]例如，H.264/MPEG-4AVC評估兩個相鄰塊(其邊界要被去塊)的每個中的一階求導(導數(shù))的絕對值。此外,評估兩個塊之間邊緣兩側的一階導數(shù)的絕對值,例如，如H.264/MPEG-4AVC標準8.7.2.2.節(jié)中所述。類似方法還在US2007/854204A中有所描述?；谕粯藴梳槍λ幸獮V波像素做出決定并為整個塊進行選擇。HEVC采用了類似機制，不過，還使用了二階導數(shù)。
[0020]根據這些方法，對于兩個塊之間的特定邊緣(邊界)，必須要決定是否應用去塊，如果應用，要應用具有不同濾波器強度的多個不同去塊濾波器中的哪個濾波器。一般說來，具有更高濾波器強度的去塊濾波器(“強濾波器”)比具有較低濾波器強度的濾波器(“弱濾波器”)對與邊界相鄰的像素值做出更大的修改。決定是否濾波的目的是僅僅濾波那些在塊邊界處檢測到的大信號變化源于逐塊處理中應用的量化的樣本。這種濾波的結果是塊邊界處平滑的信號。平滑的信號與分塊偽影相比，對觀察者而言攪擾更少。塊邊界處大信號變化屬于要編碼的原始信號的那些樣本不應被濾波，以便保持高頻，從而保持視覺清晰度。在決策錯誤的情況下，圖像被進行不必要的平滑或仍然有分塊痕跡。
[0021]現(xiàn)有技術中已經推導出了多種決策準則，以便執(zhí)行上述決策。決策準則基于指定像素值在塊邊界兩側分布細節(jié)的參數(shù)而工作。一般而言，首先導出參數(shù)(邊界強度，BS)以指明塊邊界處塊偽影顯得有多么突出?；诖?，導出用于定義決策閾值的參數(shù)。所述決策流程，尤其是邊界強度(BS)推導中的每個步驟，都消耗一些(I個或幾個)CPU周期。此外，決策流程中涉及的每個參數(shù)都需要相應的存儲空間。出于處理效率的原因，因此希望利用盡可能少的中間步驟和參數(shù)來執(zhí)行必要的計算和決策。

【發(fā)明內容】

[0022]本發(fā)明旨在提供一種改進型去塊濾波方法，其中通過簡化潛在的計算，改善了用于決定去塊和濾波器選擇的處理效率。
[0023]本發(fā)明的特定方法是，基于閾值，從具有不同濾波器強度的多個去塊濾波器中選擇用于對塊邊界去塊的去塊濾波器，所述閾值是作為兩個參數(shù)之和的單函數(shù)導出的。一個參數(shù)(邊界強度)表示邊界處分塊偽影的強度，即，表示邊緣(邊界)分塊性如何。另一個參數(shù)(量化)表示編碼中應用的量化間隔大小。
[0024]根據本發(fā)明的一方面，提供了一種用于對像素圖像塊進行去塊濾波的方法。該方法包括如下步驟:確定第一參數(shù)，表示兩個相鄰圖像塊之間的塊邊界的強度，以及基于所述第一參數(shù)和量化參數(shù)來計算第二參數(shù)，其中作為所述第一參數(shù)和所述量化參數(shù)之和的函數(shù)來計算所述第二參數(shù)。該方法還包括如下步驟:利用閾值選擇應用于所述塊邊界的第一或第二去塊濾波器，基于所述第二參數(shù)定義所述閾值，其中所述第一和所述第二去塊濾波器具有不同的濾波器強度。
[0025]根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于對像素圖像塊進行去塊濾波的裝置。該裝置包括確定單元，用于確定表示兩個相鄰圖像塊之間的塊邊界的強度的第一參數(shù)。該裝置還包括計算單元，用于基于所述第一參數(shù)和量化參數(shù)計算第二參數(shù)。所述計算單元將所述第二參數(shù)作為所述第一參數(shù)和所述量化參數(shù)之和的函數(shù)加以計算。該裝置還包括選擇單元，用于利用閾值選擇要應用于所述塊邊界的第一或第二去塊濾波器，所述閾值是基于所述第二參數(shù)定義的。所述第一和第二去塊濾波器具有不同的濾波器強度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]附圖被納入說明書并形成其一部分，以例示本發(fā)明的幾個實施例。這些附圖與說明書一起用以解釋本發(fā)明的原理。附圖僅僅用于例示如何做出并使用本發(fā)明的優(yōu)選和替代范例，不應被解釋成將本發(fā)明限制于僅僅圖示和描述的實施例。從附圖所示本發(fā)明各實施例的以下更具體描述，其他特征和優(yōu)點將變得顯而易見，在附圖中類似的附圖標記指示類似元件，其中:
[0027]圖1是示出了視頻編碼器范例的方框圖；
[0028]圖2是示出 了視頻解碼器范例的方框圖；
[0029]圖3是示出了視頻編碼器范例的另一方框圖；
[0030]圖4A是示出了在垂直邊界上應用去塊濾波器的示意圖；
[0031]圖4B是示出了在水平邊界上應用去塊濾波器的示意圖；
[0032]圖5是示出了決策是否應用去塊以及去塊濾波器選擇的示意圖；
[0033]圖6A是示出了強濾波器執(zhí)行的去塊操作的示意圖；
[0034]圖6B是示出了弱濾波器執(zhí)行的去塊操作的示意圖；
[0035]圖7是示出了典型的去塊處理方案的流程圖；
[0036]圖8是示出了去塊邊界強度值的常規(guī)推導方案的流程圖；
[0037]圖9是流程圖，示出了根據本發(fā)明一方面，用于基于邊界強度確定閾值參數(shù)的偏置參數(shù)的改進推導；
[0038]圖10示出了圖9的改進型方案和圖8的常規(guī)方案之間編碼效率的比較；
[0039]圖11是流程圖，示出了根據本發(fā)明實施例的邊界強度的簡化確定方案；
[0040]圖12示出了圖11的簡化方案和圖8的常規(guī)方案之間編碼效率的比較；
[0041]圖13是流程圖，示出了根據本發(fā)明實施例的改進型簡化BS計算方案；
[0042]圖14是流程圖，示出了根據本發(fā)明實施例的計算方案的另一修改范例；
[0043]圖15是流程圖，示出了根據本發(fā)明實施例的另一改進型BS確定方案；
[0044]圖16是流程圖，示出了根據本發(fā)明的一方面，總體去塊濾波決策樹的簡化；
[0045]圖17示出了用于實施內容分布服務的內容提供系統(tǒng)的總體配置。
[0046]圖18示出了數(shù)字廣播系統(tǒng)的總體配置。
[0047]圖19示出了方框圖，示出了電視配置的范例。
[0048]圖20示出了方框圖，示出了信息再現(xiàn)/記錄單元的配置范例，該單元從記錄介質，即光盤讀取信息并在其上寫入信息。[0049]圖21示出了記錄介質，即光盤的配置范例。
[0050]圖22A示出了蜂窩電話的范例。
[0051]圖22B是方框圖，示出了蜂窩電話配置的范例。
[0052]圖23示出了復用數(shù)據的結構。
[0053]圖24示意性示出了如何在復用數(shù)據中復用每個流。
[0054]圖25更詳細地示出了如何在PES分組流中存儲視頻流。
[0055]圖26示出了復用數(shù)據中TS分組和源分組的結構。
[0056]圖27示出了 PMT的數(shù)據結構。
[0057]圖28示出了復用數(shù)據信息的內部結構。
[0058]圖29示出了流屬性信息的內部結構。
[0059]圖30示出了用于識別視頻數(shù)據的步驟。
[0060]圖31示出了根據每個實施例，用于實施活動圖片編碼方法和活動圖片解碼方法的集成電路配置范例。
[0061]圖32示出了 用于在驅動頻率之間切換的配置。
[0062]圖33示出了用于識別視頻數(shù)據和在驅動頻率之間切換的步驟。
[0063]圖34示出了查找表的范例，其中將視頻數(shù)據標準與驅動頻率相關聯(lián)。
[0064]圖35A是示出了用于共享信號處理單元模塊的配置范例的圖示。
[0065]圖35B是示出了用于共享信號處理單元模塊的配置另一范例的圖示。
【具體實施方式】
[0066]現(xiàn)有技術的混合式視頻編碼器，例如圖3中所示的那些，應用逐塊預測和逐塊預測誤差編碼。預測誤差編碼包括量化步驟。由于這種逐塊處理的原因，會發(fā)生所謂的分塊偽影，尤其是在粗量化的情況下。分塊偽影與塊邊緣處的大信號變化相關聯(lián)。這些分塊偽影對于觀察者非常攪擾。為了減少這些分塊偽影，應用去塊濾波器，例如在H.264/MPEG-4AVC視頻編碼標準或HM中，HM是HEVC視頻編碼標準化活動的測試模型(例如，參考HM deblockingfilter, JCTVC-F803—d4，“WD4 !Working Draft4of High-Efficiency video coding”，6thmeeting Torino，IT，Julyl4_22，2011)。
[0067]去塊濾波器針對塊邊界處每個樣本決定是否濾波以及在決定濾波時應用低通濾波器。這種決策的目的是僅濾波塊邊界處大信號變化因為逐塊處理中應用的量化的那些樣本。這種處理的結果是塊邊界處平滑的信號。平滑的信號與分塊偽影相比，對觀察者而言攪擾更少。塊邊界處大信號變化屬于要編碼的原始信號的那些樣本不應被濾波，以便保持高頻，從而保持視覺清晰度。在決策錯誤的情況下，圖像被進行不必要的平滑或仍然有分塊痕跡。
[0068]圖4示出了分別在圖1、2和3的描述中提到的去塊濾波器(例如150、250、350a和350b)的應用范例。這樣的去塊濾波器可以針對塊邊界處的每個樣本決定是否要對其進行濾波。在要對其進行濾波時，應用低通濾波器。這種決策的目的是僅濾波塊邊界處大信號變化因為逐塊處理中應用的量化的那些樣本，如上文【背景技術】部分所述那樣。這種濾波的結果是塊邊界處平滑的信號。平滑的信號與分塊偽影相比，對觀察者而言攪擾更少。塊邊界處大信號變化屬于要編碼的原始信號的那些樣本不應被濾波，以便保持高頻，從而保持視覺清晰度。在決策錯誤的情況下，圖像被進行不必要的平滑或仍然有分塊痕跡。
[0069]圖4A示出了垂直邊界上的決策(是否利用水平去塊濾波器進行濾波)，圖4B示出了水平邊界上的決策(是否利用垂直去塊濾波器進行濾波)。具體而言，圖5A示出了要解碼的當前塊340及其已經解碼的相鄰塊310、320和330。對于排成一行的像素360，進行決策。類似地，圖5B示出了同一當前塊340以及針對列中的像素370執(zhí)行的決策。
[0070]可以如下進行是否應用去塊濾波器的判斷，類似于H.264/MPEG-4AVC。考察六個像素360的線，其前三個像素p2、p1、p0屬于左相鄰塊A330，其后三個像素q0、ql和q2屬于當前塊B340，也如圖5中所示。線410示出了塊A和B之間的邊界。像素p0和q0分別是彼此直接相鄰的左相鄰塊A和當前塊B的像素。例如，在滿足以下條件時，通過去塊濾波器來濾波像素PO和q0:
[0071 ] I Po-Qo I〈 α Η264 (Ql3New) ?
[0072]P1-P0^i3H264 (QPNew),以及
[0073]I I〈 β Η264?
[0074]其中，通常，β IEM(QFVJ〈 α IEM(QFVJ。這些條件旨在檢測PO和q0之間的差異是否源于分塊偽影。它們對應于塊A和B的每個之內以及它們之間的第一導數(shù)。
[0075]如果除了以上三個條件之外，還滿足以下條件，則濾波像素Pl:
[0076]IP2-P0I〈K。)
[0077]例如，如果除了以上前三個條件之外，還滿足以下條件，則濾波像素ql:
[0078]|q2-q0|〈i3H264 (QPNew)。
[0079]這些條件分別對應于第一塊之內的一階求導以及第二塊之內的一階求導。在以上條件中，QP表示量化參數(shù)，表示所應用量化的量，β, α是標量常數(shù)。具體而言，QPnm是基于分別如下應用于第一和第二塊A和B的量化參數(shù)QPa和QPb導出的量化參數(shù):
[0080]QPNew= (QPa+QPb+1)》1，
[0081]其中“》η”表示右移η個比特(在以上公式中:一個比特)。
[0082]以上條件對應于評估塊之內的一階導數(shù)?？梢詢H針對塊的選定線或多條選定線進行決策，而然后針對所有線360相應地執(zhí)行像素濾波。圖5中示出了根據HEVC的決策中涉及的線430的范例420?；诰€430，判斷是否對整個塊進行濾波。
[0083]可以在ITU-T SG16WP3 和 IS0/IEC JTC1/SC29/WG11 的 JTC-VC 的 JCTVC-E603文檔，8.6.1節(jié)中找到HEVC中去塊濾波的另一范例，可以在http:1l wftp3.1TU.1nt/av-arch/jctvc-site/ 免費獲得。
[0084]因此，在HEVC中，使用兩條線430決定是否應用去塊濾波以及如何應用濾波。在整個本說明書中將這一決策步驟標識為第一決策步驟D1。范例420假定評估第三(索引2)和第六(索引5)條線，用于水平分塊濾波。具體而言，評估每個塊之內的二階導數(shù)，獲得如下度量Clp和d,:
[0085]dp2= I p22-2.pl2+p021 dq2= | q22~2.ql2+q02
[0086]dp5= I p25-2.pl5+p051 dq5= | q25_2.ql5+q05
[0087]dp=dp2+dp5dq=dq2+dq5,
[0088]像素p屬于塊A，像素q屬于塊B。P或q之后的第一個數(shù)字表示列索引，下標中后面的數(shù)字表示塊之內的行編號。在滿足以下條件時，實現(xiàn)范例420中所示所有八條線的去塊:
[0089]d=dp+dq< β (QP)。
[0090]如果不滿足以上條件，不應用去塊。在實現(xiàn)去塊的情況下，在后續(xù)的決策步驟中確定要用于去塊的濾波器，在整個本說明書中將該步驟標記為第二決策步驟D2。這種判斷基于塊A和B之間一階導數(shù)的評估。具體而言，對于每條線i，其中i為O和7之間的整數(shù)，決定應用強低通濾波器還是弱低通濾波器。如果滿足以下條件，選擇強濾波器。
[0091 ] I PS1 -POi I + I qS-qOi | < ( β (QP) ?3) Λ
[0092](1<(β (QP) >>2) Λ
[0093]I pO-qOi | < ((tc (QP).5+1) ?1)。
[0094]根據HEVC 模型“強濾波器”利用 p3i，ρ2^ Pli, POi, QOi, Qli, q2i, q3i 對樣本p2i, Pli, POi, qOi, qli, 進行濾波，而“弱濾波器”使用 p2p Pli, POi, qOi, qli, 對樣本Pli, POi, qO” qli進行濾波。在以上條件中，參數(shù)β和t。都是量化參數(shù)QPe的函數(shù),可以針對圖像的切片等設置它。B和t。的值通常是基于QP使用查找表導出的。
[0095]圖6更詳細地解釋了根據H264/MPEG-4AVC標準(實施于HEVC軟件模型HM4.0中)的強濾波操作和弱濾波操作的示范性方案。
[0096]在圖6A中，左側的圖示出了用于在強濾波器中對垂直邊緣進行水平濾波的樣本。圖6A的右側圖示出了被濾波器修改的樣本。從圖中可以看出，在給定范例中，使用由附圖標記610表示的對應于最接近邊界兩側的4個像素的樣本進行濾波。實際修改的僅僅是圖6A左側圖中由620表示從兩側都距邊界最近的那3個像素。實際上，根據以下公式進行濾波。
[0097]POi 1 =Clip ((p2j+2.plj+2.pOj+2.q0i+q2i+4) >>3)
[0098]Pli' =Clip ((p2i+pli+pOi+qOi+2) >>2)
[0099]p2j1 =Clip ((2.p3j+3.p2i+pli+pOi+qOi+4) >>3)
[0100]qOj1 =Clip ((q2j+2.qlj+2.qOj+2.p0i+p2i+4) >>3)
[0101]ql/ =Clip ((q2i+qli+qOi+pOi+2) >>2)
[0102]q2j1 =Clip ((2.q3j+3.q2i+qli+qOi+pOi+4) >>3)
[0103]函數(shù)Clip (X)定義如下:
[0104]
【權利要求】
1.一種用于對像素圖像塊進行去塊濾波的方法，包括如下步驟: 確定第一參數(shù)，所述第一參數(shù)表示兩個相鄰圖像塊之間的塊邊界的強度， 基于所述第一參數(shù)和量化參數(shù)來計算第二參數(shù)，其中所述第二參數(shù)被計算為所述第一參數(shù)和所述量化參數(shù)之和的函數(shù)，以及 使用基于所述第二參數(shù)定義的閾值來選擇應用于所述塊邊界的第一去塊濾波器或第二去塊濾波器，其中所述第一去塊濾波器和所述第二去塊濾波器具有不同的濾波器強度。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括在所述選擇步驟之前基于所述第一參數(shù)來決定到底是否向所述邊界應用去塊的步驟。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中所述確定步驟包括所述相鄰像素塊中的至少一個是否是內編碼的第一判斷步驟，其中如果所述第一判斷是肯定的，則所述第一參數(shù)被設置為第一固定值。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述第一固定值為2。
5.根據權利要求3或4所述的方法，其中如果所述第一判斷為否定的，則所述確定步驟包括所述相鄰像素塊中的至少一個是否包括至少一個非零水平的變換系數(shù)的第二判斷步驟，并且 所述第一參數(shù)的 確定值取決于所述第二判斷為肯定的還是否定的。
6.根據權利要求3至5中的任一項所述的方法，還包括表示圖像塊所參考的圖片的參考索引是否與所述兩個相鄰圖像塊都不同的第三判斷步驟。
7.根據權利要求3至6中的任一項所述的方法，還包括對應于所述相鄰圖像塊的運動矢量的垂直分量與水平分量中的至少一個的絕對差異是否大于預定值的第四判斷步驟。
8.根據權利要求1至7中的任一項所述的方法，其中基于所述第二參數(shù)使用查找表來確定所述閾值。
9.根據權利要求1至8中的任一項所述的方法，其中所述選擇步驟包括將與所述塊邊界兩側都相鄰的像素的像素值差異和所述閾值進行比較的步驟。
10.根據權利要求1至9中的任一項所述的方法，其中所述第一參數(shù)由兩個比特來表/Jn ο
11.一種用于對包括多個像素的圖像的當前塊進行編碼的方法，所述方法包括如下步驟: 壓縮和重構所述當前塊，以及 向所重構的塊應用根據權利要求1到10中的任一項所述的所有步驟。
12.一種用于對包括多個像素的圖像的編碼當前塊進行解碼的方法，所述方法包括如下步驟: 重構所述編碼當前塊，以及 向所重構的塊應用根據權利要求1到10中的任一項所述的所有步驟。
13.—種包括計算機可讀介質的計算機程序產品，所述計算機可讀介質上嵌入有計算機可讀程序代碼，所述程序代碼適于執(zhí)行根據權利要求1到12中的任一項所述的方法。
14.一種用于對像素圖像塊進行去塊濾波的設備，包括 確定單元，所述確定單元用于確定表示兩個相鄰圖像塊之間的塊邊界的強度的第一參數(shù)，計算單元，所述計算單元用于基于所述第一參數(shù)和量化參數(shù)來計算第二參數(shù)，其中所述計算單元將所述第二參數(shù)作為所述第一參數(shù)和所述量化參數(shù)之和的函數(shù)來計算，以及 選擇單元，所述選擇單元用于使用基于所述第二參數(shù)定義的閾值來選擇要應用于所述塊邊界的第一去塊濾波器或第二去塊濾波器，其中所述第一去塊濾波器和第二去塊濾波器具有不同的濾波器強度。
15.根據權利要求14所述的設備，還包括決策單元，所述決策單元用于在所述選擇單元選擇之前，基于所述第一參數(shù)來決定是否向所述邊界應用去塊。
16.根據權利要求14或15所述的設備，其中所述確定單元包括第一判斷部分，所述第一判斷部分用于判斷所述相鄰像素塊中的至少一個是否是內編碼的，并且如果所述第一判斷部分做出肯定判斷，則將所述第一參數(shù)設置為第一固定值。
17.根據權利要求16所述的設備，其中所述第一固定值為2。
18.根據權利要求16或17所述的設備，其中所述確定單元包括第二判斷部分，所述第二判斷部分用于如果所述第一判斷部分做出否定判斷，則判斷所述相鄰像素塊中的至少一個是否包括至少一個非零水平的變換系數(shù)，并且 所述確定單元根據所述第二判斷部分做出的判斷是肯定的還是否定的來確定所述第一參數(shù)的值。
19.根據權利要求16至18中的任一項所述的設備，其中所述確定單元還包括第三判斷單元，所述第三判斷單 元用于判斷表示圖像塊所參考的圖片的參考索引是否對于兩個所述相鄰圖像塊是不同的。
20.根據權利要求16至19中的任一項所述的設備，其中所述確定單元還包括第四判斷單元，所述第四判斷單元用于判斷對應于所述相鄰圖像塊的運動矢量的垂直分量與水平分量中的至少一個的絕對差異是否大于預定值。
21.根據權利要求14至20中的任一項所述的設備，其中基于所述第二參數(shù)使用查找表來確定所述閾值。
22.根據權利要求14至21中的任一項所述的設備，其中所述選擇單元適于將與所述塊邊界的兩側都相鄰的像素的像素值差異和所述閾值進行比較。
23.根據權利要求14至22中的任一項所述的設備，其中所述第一參數(shù)由兩個比特來表/Jn ο
24.一種用于對包括多個像素的圖像的當前塊進行編碼的設備，所述設備包括: 具有解碼器的編碼器，所述編碼器用于壓縮和重構所述當前塊，以及 根據權利要求14到23中的任一項所述的用于對所重構的塊進行去塊濾波的設備。
25.一種用于對包括多個像素的圖像的編碼當前塊進行解碼的設備，所述設備包括: 用于重構所述編碼當前塊的解碼器，以及 根據權利要求14至23中的任一項所述的用于對所重構的塊進行去塊濾波的設備。
26.一種用于實現(xiàn)根據權利要求14至25中的任一項所述的設備的集成電路，其還包括用于存儲將要被濾波的像素的存儲器。
【文檔編號】H04N19/86GK104025593SQ201280051936
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年10月31日 優(yōu)先權日:2011年11月4日
【發(fā)明者】T·韋丁, A·科特拉, M·納羅施克, S·埃森利克 申請人:松下電器產業(yè)株式會社