利用改进的图像块边界强度推导进行去块滤波制造技术

本发明专利技术涉及用于边界强度推导和去块滤波相关的决策处理的有利方案。更具体而言，本发明专利技术改善了现有技术中已知用于决定去块和选择适当去块滤波器的方案，以便减少计算周期数和所需的存储空间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用改进的图像块边界强度推导进行去块滤波
本专利技术涉及图像的滤波。具体而言，本专利技术涉及去块滤波以及用于去块滤波的决策准则的推导。
技术介绍
目前，大多数标准化视频编码算法都基于混合式视频编码。混合式视频编码方法通常组合几种不同的无损和有损压缩方案以便实现期望的压缩增益。混合式视频编码还是ITU-T标准(H.26x标准，例如H.261、H.263)以及ISO/IEC标准(MPEG-x标准，例如MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4)的依据。最近的高级视频编码标准是当前表示为H.264/MPEG-4高级视频编码(AVC)的标准，这是联合视频组(JVT)、ITU-T和ISO/IECMPEG小组的联合组进行标准化工作的成果。这种编解码方案正在由视频编码联合工作组以高效率视频编码(HEVC)的名义进一步发展，尤其旨在改善关于高分辨率视频编码的效率。编码器的视频信号输入是被称为帧的图像序列，每个帧都是像素的二维矩阵。所有上述基于混合式视频编码的标准都包括将每个个体视频帧细分成由多个像素构成的更小的块。块的尺寸例如可以根据图像内容而变化。通常可以逐块改变编码方式。这种块的最大可能尺寸，例如在HEVC中，是64×64像素。然后将其称为最大编码单元(LCU)。在H.264/MPEG-4AVC中，宏块(通常表示16×16像素的块)是进行编码的基本图像要素，可以将其进一步分成更小的子块，子块被施加一些编码/解码步骤。典型地，混合式视频编码的编码步骤包括空间和/或时间预测。因此，首先利用其空间相邻块或其时间相邻块，即前面编码的视频帧，预测要编码的每个块。然后计算要编码块及其预测，也称为预测残余块，之间的差异块。另一个编码步骤是将残余块从空间(像素)域变换到频域中。变换旨在减小输入块的相关性。另一编码步骤是变换系数的量化。在这个步骤中，进行实际有损的(不可逆)压缩。通常，利用熵编码进一步压紧(无损压缩)压缩变换系数值。此外，重构编码的视频信号所需的辅助信息被编码并与编码的视频信号一起被提供。例如，这是关于空间和/或时间预测、量化的量等的信息。图1是典型的H.264/MPEG-4AVC和/或HEVC视频编码器100的范例。减法器105首先确定输入视频图像(输入信号s)要编码的当前块和对应预测块之间的差异e，预测块被用作要编码当前块的预测。可以通过时间或空间预测180获得预测信号。可以逐个帧或逐个块地改变预测类型。使用时间预测来预测的块和/或帧被称为“互”编码，使用空间预测来预测的块和/或帧被称为“内”编码。使用时间预测的预测信号是从存储器中存储的先前的编码图像导出的。使用空间预测的预测信号是从事先编码、解码并存储于存储器中的相邻块的边界像素值导出的。对输入信号和预测信号之间的差异e(表示为预测误差或残余)进行变换110，获得系数，对系数进行量化120。然后向量化的系数应用熵编码器190，以便进一步减小以无损方式存储和/或传输的数据的量。这主要是通过应用具有可变长度的代码字的代码实现的，其中基于其出现的概率选择代码字的长度。在视频编码器100之内，并入解码单元以获得解码(重构)的视频信号s'。根据编码步骤，解码步骤包括去量化和逆变换130。因为量化误差，也称为量化噪声的原因，这样获得的预测误差信号e'与原始预测误差信号不同。然后通过将解码的预测误差信号e'增加140到预测信号获得重构图像信号s'。为了维持编码器侧和解码器侧之间的兼容性，基于在编码器和解码器两侧都已知的已编码并随后解码的视频信号获得预测信号由于量化的原因，量化噪声被叠加到重构的视频信号上。由于逐块编码的原因，叠加的噪声常常具有阻塞特性，尤其对于强量化而言，这会在解码图像中导致可见的块边界。这样的分块伪影在人进行视觉感知时有不利影响。为了减少这些伪影，向每个重构图像块应用去块滤波器150。将去块滤波器应用于重构的信号s'。例如，H.264/MPEG-4AVC的去块滤波器具有局部调整的能力。对于高度的分块噪声，应用强(窄带)低通滤波器，而对于低度分块噪声，应用弱(宽带)低通滤波器。低通滤波器的强度由预测信号和量化的预测误差信号e确定。去块滤波器一般会对块边缘进行平滑化，导致解码图像主观质量改进。此外，由于将图像的滤波部分用于其他图像的运动补偿预测，所以滤波还减少了预测误差，从而能够改善编码效率。在去块滤波器之后，可以向包括已解码信号s”的图像应用样本自适应偏移155和/或自适应循环滤波器160。尽管去块滤波器改善了主观质量，但样本自适应偏移(SAO)和ALF旨在改善逐个像素的保真度(“客观”质量)。具体而言，SAO根据像素的紧邻邻居增加偏移。自适应循环滤波器(ALF)用于补偿由于压缩导致的图像失真。典型地，自适应循环滤波器是维纳滤波器，确定其滤波系数，使得重构图像s'和源图像s之间的均方误差(MSE)最小化。可以计算并逐个帧地发送ALF的系数。可以将ALF应用于整个帧(视频序列的图像)或局部区域(块)。可以发送(基于块，基于帧或基于四叉树)表示要滤波哪些区域的额外辅助信息。为了解码，互编码块需要还在参考帧缓存170中存储先前编码并接下来解码的图像部分。采用运动补偿预测来预测180互编码块。首先，由运动估算器在先前编码并解码的视频帧之内针对当前块发现最佳匹配块。最佳匹配块然后变为预测信号，然后将当前块及其最佳匹配之间的相对位移(运动)作为运动数据，以与编码视频数据同时提供的辅助信息之内的三维运动矢量形式进行发送。三维由两个空间维度和一个时间维度构成。为了优化预测准确度，可以确定运动矢量，其具有空间子像素分辨率，例如半个像素或四分之一像素的分辨率。具有空间子像素分辨率的运动矢量可以指向已解码帧之内没有真实像素值的空间位置，即，子像素位置。因此，需要对这样的像素值进行空间内插，以便进行运动补偿预测。这可以通过内插滤波器(在图1中，集成于预测块180之内)实现。对于内编码模式和互编码模式两者而言，对当前输入信号和预测信号之间的差异e进行变换110和量化120，获得量化的系数。通常，采用正交变换，例如二维离散余弦变换(DCT)或其整数版本，因为其有效率地减小了自然视频图像的相关性。在变换之后，对于图像质量而言，低频分量通常比高频分量更重要，因此可以比高频分量花费更多比特进行低频分量的编码。在熵编码器中，将量化系数的二维矩阵变换成一维数组。典型地，这种变换由所谓的之字形扫描执行，其开始于二维数组左上角的DC系数，沿预定序列扫描二维数组，结束于右下角的AC系数。由于能量通常聚集于二维系数矩阵的左上部，对应于较低频率，所以之字形扫描获得的数组中，通常最后的值是零。这样允许利用运转长度代码作为实际熵编码的一部分/在实际熵编码之前进行有效率的编码。H.264/MPEG-4H.264/MPEG-4AVC以及HEVC包括两个功能层，即视频编码层(VCL)和网络抽象层(NAL)。如上文简要所述，VCL提供了编码功能。NAL根据其额外应用，例如通过信道传输或在存储器中存储，将信息元素封装成称为NAL单元的标准化单元。信息元素例如是编码的预测误差信号或对视频信号编码必需的其他信息，例如预测类型、量化参数、运动矢量等。存在包含压缩视频数据和相关信息的VCLNAL单元，以及封装额外数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对像素图像块进行去块滤波的方法，包括如下步骤：确定第一参数，所述第一参数表示两个相邻图像块之间的块边界的强度，基于所述第一参数和量化参数来计算第二参数，其中所述第二参数被计算为所述第一参数和所述量化参数之和的函数，以及使用基于所述第二参数定义的阈值来选择应用于所述块边界的第一去块滤波器或第二去块滤波器，其中所述第一去块滤波器和所述第二去块滤波器具有不同的滤波器强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.04 US 61/555,8051.一种用于对像素图像块进行去块滤波的方法，包括如下步骤：确定第一参数，所述第一参数表示两个相邻图像块之间的块边界的强度，基于所述第一参数和量化参数来计算第二参数，其中所述第二参数被计算为所述第一参数和所述量化参数之和的函数，以及使用基于所述第二参数定义的阈值来选择应用于所述块边界的第一去块滤波器或第二去块滤波器，其中所述第一去块滤波器和所述第二去块滤波器具有不同的滤波器强度，其中所述确定步骤包括所述两个相邻图像块中的至少一个是否是内编码的第一判断步骤，其中如果所述第一判断是肯定的，则所述第一参数被设置为第一固定值。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述选择步骤之前基于所述第一参数来决定是否向所述边界应用去块的步骤。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一固定值为2。4.根据权利要求1所述的方法，其中如果所述第一判断为否定的，则所述确定步骤包括判断所述两个相邻图像块中的至少一个是否包括至少一个非零水平的变换系数的第二判断步骤，并且所述第一参数的确定值取决于所述第二判断为肯定的还是否定的。5.根据权利要求1所述的方法，还包括判断表示对图像块进行参考的图片的参考索引是否与所述两个相邻图像块都不同的第三判断步骤。6.根据权利要求1所述的方法，还包括判断对应于所述相邻图像块的运动矢量的垂直分量与水平分量中的至少一个的绝对差异是否大于预定值的第四判...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·韦丁，A·科特拉，M·纳罗施克，S·埃森利克，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP