用于帧间预测装置的插值滤波器和视频编码方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于视频信号的当前帧的当前块的多个像素的当前全整数像素的像素点值的帧间预测装置(144)和方法。所述装置(144)包括处理单元，所述处理单元用于：基于所述视频信号的所述当前帧和参考帧和/或基于运动补偿模型，确定所述当前全整数像素的运动矢量；基于所述当前全整数像素的所述运动矢量确定所述当前全整数像素在所述参考帧中的相应子整数像素；基于所述当前帧中的预定义滤波器支持像素集合生成所述参考帧中的相应滤波器支持像素集合，其中所述当前帧中的所述预定义滤波器支持像素集合包括一个或多个相邻的全整数像素和/或所述当前全整数像素的子整数像素；确定所述参考帧中的所述当前全整数像素的所述相应子整数像素和所述相应滤波器支持像素的各自的像素点值；以及通过将空间高通滤波器应用于所述参考帧中所述当前全整数像素的所述相应子整数像素的所述像素点值和所述参考帧中所述相应滤波器支持像素的所述像素点值，确定所述当前帧中所述当前像素的所述帧间预测像素点值。此外，本发明专利技术涉及一种包括此类帧间预测装置(144)的编码装置(100)和解码装置。

Interpolation filter and video coding method for inter prediction device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于帧间预测装置的插值滤波器和视频编码方法
本专利技术大体上涉及视频编码领域。更具体地，本专利技术涉及一种用于帧间预测装置的插值滤波器和视频编码方法，以及包括此类帧间预测装置的编码装置和解码装置。
技术介绍
数字视频通信和存储应用由各种数字设备实现，例如数码相机、蜂窝式无线电话、膝上型计算机、广播系统、视频会议系统等。这些应用中最重要和最具挑战性的任务之一就是视频压缩。视频压缩是一个复杂的任务，受到两个相互制约的参数(压缩效率和计算复杂度)的约束。视频编码标准(如ITU-TH.264/AVC或ITU-TH.265/HEVC)为这些参数之间提供了良好的权衡。因此，几乎所有视频压缩应用都必须支持视频编码标准。最先进的视频编码标准将源帧或源图像分割为帧块或图像块。这些块的处理取决于其大小、空间位置和编码器指定的编码方式。根据预测类型，编码模式可以分为两个组：帧内预测模式和帧间预测模式。帧内预测模式使用同一帧(也称为图像或影像)的像素来生成参考像素点，以计算正在重建的块的像素的预测值。帧内预测也称为空间预测。帧间预测模式设计用于时间预测，并使用上一帧或下一帧的参考像素点来预测当前帧的块的像素。在预测阶段之后，对预测误差(原始信号与其预测值之间的差值)进行变换编码。然后，使用熵编码器(例如，AVC/H.264和HEVC/H.265标准中的CABAC)对变换系数和边信息进行编码。最近采用的ITU-TH.265/HEVC标准(ISO/IEC23008-2：2013，2013年11月《信息技术-异构环境中的高效编码和媒体传送》-第2部分：高效视频编码)宣布了一套最先进的视频编码工具，在编码效率和计算复杂度之间提供了合理的权衡。盖里J.苏利文在《高效视频编码(HEVC)标准概述》(IEEE视频技术电路和系统学报第22卷第12期，2012年12月)中对ITU-TH.265/HEVC标准进行了概述，其全部内容通过引用结合在本申请中。与ITU-TH.264/AVC视频编码标准类似，HEVC/H.265视频编码标准规定以编码单元(codingunit，CU)的形式将源帧划分为帧块。每个CU可以进一步分为更小的CU或预测单元(predictionunit，PU)。可以根据PU的像素使用的处理类型，对PU进行帧内或帧间预测。对于帧间预测，PU表示通过使用为PU指定的运动矢量的运动补偿来处理的像素区域。对于帧内预测，使用相邻块的相邻像素作为参考像素点来预测当前块。PU指定了预测模式，所述预测模式是从这个PU中包含的所有变换单元(transformunit，TU)的帧内预测模式集中选择的。TU可以具有不同的大小(例如，4×4、8×8、16×16和32×32像素)，可以以不同的方式处理。TU进行变换编码，即通过离散余弦变换或离散正弦变换(在HEVC/H.265标准中，应用于帧内编码块)对预测误差进行变换和量化。因此，重建像素包含量化噪声(例如单元之间的块效应、振铃伪影以及锐边等，这一点变得很明显)，环内滤波器(例如去块滤波器(deblockingfilter，DBF)、采样点自适应偏移(sampleadaptiveoffset，SAO)和自适应环路滤波器(adaptiveloopfilter，ALF))用于抑制量化噪声。发展子整数像素插值技术，以提高帧间预测可实现的压缩水平的预测精度。在这种情况下，在用于编码视频块的运动补偿期间生成的预测数据可以对应于子整数像素，其值可以通过运动矢量所指向的参考视频帧或其它编码单元的视频块的全部像素的值进行内插得到。视频编码器可以使用插值技术计算子整数像素位置的值，例如，通过对一组支持像素应用插值滤波器，例如全整数像素的值和/或其它子整数像素位置的先前编码值。今天的标准H.264/AVC和H.265/HEVC是基于1/4像素位移分辨率的。联合视频编码小组(JointVideoExplorationTeam，JVET)团队正在探索后HEVC视频压缩技术，包括非平移的运动补偿模型，如仿射变换。为了估计和补偿分数像素(或子整数)位移，必须将参考影像的全整数像素插值在分数像素上，即子整数位置。使用插值滤波器以得到分数像素位置上的插值影像。非平动运动模型的插值的问题是可变分数像素位移。插值影像的质量很大程度上取决于插值滤波器的性能。短抽头滤波器(例如双线性)可以抑制高频，并使插值图像模糊。另一方面，长抽头滤波器(例如，基于sinc的)，需要更多的内存带宽，并可能保留高频，但在锐利的边缘附近生成一些振铃伪影。另一个考虑是，对于非平移模型的运动补偿，通过降低插值和预测的精度降低了复杂度。在提议的JEM仿射运动模型中，支持两种类型的运动：变焦和旋转。大多数分数像素位置在预测单元内是不恒定的。用子块代替像素可以加快插值速度。在一个子块内，位移矢量是恒定的和平移的。复杂度逐渐降低，但准确度也降低。为了提高预测质量，通过增加插值滤波器的数量来提高子块的运动矢量位移精度，从而提高运动补偿的精度。非平移运动模型插值滤波的当前精度还有待提高。因此，需要提供一种用于帧间预测装置的改进的插值滤波器和视频编码方法，用于提高视频编码效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于帧间预测装置的改进的插值滤波器和视频编码方法，用于提高视频编码效率。上述和其它目的通过由独立权利要求请求保护的主题来实现的。进一步的实现方式在从属权利要求、具体实施方式和附图中显而易见。根据第一方面，本专利技术涉及一种用于视频信号的当前帧的当前块的多个像素的当前全整数像素的像素点值的帧间预测的装置。所述装置包括处理单元，所述处理单元用于：基于所述视频信号的所述当前帧和参考帧和/或运动补偿模型，确定所述当前全整数像素的运动矢量；基于所述当前全整数像素的所述运动矢量确定所述当前全整数像素在所述参考帧中的相应子整数像素；基于所述当前帧中的预定义滤波器支持像素集合生成所述参考帧中的相应滤波器支持像素集合，其中所述当前帧中的所述预定义滤波器支持像素集合包括一个或多个相邻的全整数像素和/或所述当前全整数像素的子整数像素；确定所述参考帧中的所述当前全整数像素的所述相应子整数像素和所述相应滤波器支持像素的各自的像素点值，特别是亮度值；通过将空间高通滤波器应用于所述参考帧中所述当前全整数像素的所述相应子整数像素的所述像素点值和所述参考帧中所述相应滤波器支持像素的所述像素点值，确定所述当前帧中所述当前像素的所述帧间预测像素点值。因此，提供了一种改进的帧间预测装置，能够提高视频编码的效率。在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述当前帧中的所述预定义滤波器支持像素集合包括所述当前帧中的所述当前全整数像素的一个或多个垂直和/或水平相邻的半整数像素。在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述当前帧中的所述预定义滤波器支持像素集合包括所述当前帧中的所述当前全整数像素的一个或多个垂直和/或水平相邻的全整数像素。在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述空间高通滤波器为5抽头滤波器或3抽头滤波器。在一种实现方式中，所述5抽头滤波器或所述3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于视频信号的当前帧的当前块的多个像素的当前全整数像素的像素点值的帧间预测的装置(144、244)，其特征在于，所述装置(144、244)包括处理单元，所述处理单元用于：/n基于所述视频信号的所述当前帧和参考帧和/或运动补偿模型，确定所述当前全整数像素的运动矢量；/n基于所述当前全整数像素的所述运动矢量确定所述当前全整数像素在所述参考帧中的相应子整数像素；/n基于所述当前帧中的预定义滤波器支持像素集合生成所述参考帧中的相应滤波器支持像素集合，其中所述当前帧中的所述预定义滤波器支持像素集合包括一个或多个相邻的全整数像素和/或所述当前全整数像素的子整数像素；/n确定所述参考帧中的所述当前全整数像素的所述相应子整数像素和所述相应滤波器支持像素的各自的像素点值；/n通过将空间高通滤波器应用于所述参考帧中所述当前全整数像素的所述相应子整数像素的所述像素点值和所述参考帧中所述相应滤波器支持像素的所述像素点值，确定所述当前帧中所述当前像素的所述帧间预测像素点值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171107 RU PCT/RU2017/0008301.一种用于视频信号的当前帧的当前块的多个像素的当前全整数像素的像素点值的帧间预测的装置(144、244)，其特征在于，所述装置(144、244)包括处理单元，所述处理单元用于：
基于所述视频信号的所述当前帧和参考帧和/或运动补偿模型，确定所述当前全整数像素的运动矢量；
基于所述当前全整数像素的所述运动矢量确定所述当前全整数像素在所述参考帧中的相应子整数像素；
基于所述当前帧中的预定义滤波器支持像素集合生成所述参考帧中的相应滤波器支持像素集合，其中所述当前帧中的所述预定义滤波器支持像素集合包括一个或多个相邻的全整数像素和/或所述当前全整数像素的子整数像素；
确定所述参考帧中的所述当前全整数像素的所述相应子整数像素和所述相应滤波器支持像素的各自的像素点值；
通过将空间高通滤波器应用于所述参考帧中所述当前全整数像素的所述相应子整数像素的所述像素点值和所述参考帧中所述相应滤波器支持像素的所述像素点值，确定所述当前帧中所述当前像素的所述帧间预测像素点值。


2.根据权利要求1所述的装置(144、244)，其特征在于，所述当前帧中的所述预定义滤波器支持像素集合包括所述当前帧中的所述当前全整数像素的一个或多个垂直和/或水平相邻的半整数像素。


3.根据权利要求1或2所述的装置(144、244)，其特征在于，所述当前帧中的所述预定义滤波器支持像素集合包括所述当前帧中的所述当前全整数像素的一个或多个垂直和/或水平相邻的全整数像素。


4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(144、244)，其特征在于，所述空间高通滤波器是5抽头或3抽头滤波器。


5.根据权利要求4所述的装置(144、244)，其特征在于，所述当前帧中的所述预定义滤波器支持像素集合包括所述当前全整数像素的一个或多个相邻的全整数像素和半整数像素，并且所述5抽头滤波器具有以下滤波器系数(-6，9，26，9，-6)。


6.根据权利要求4所述的装置(144、244)，其特征在于，所述当前帧中的所述预定义滤波器支持像素集合包括所述当前全整数像素的一个或多个相邻的全整数像素和半整数像素，并且其中所述5抽头滤波器具有滤波器系数(-1，0，10，0，-1)或所述3抽头滤波器具有滤波器系数(-1，10，-1)。


7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(144、244)，其特征在于，所述装置(144、244)的所述处理单元用于基于所述参考帧中的各自的相邻全整数像素的双线性插值，确定所述参考帧中的所述当前全整数像素和所述参考帧中的所述相应滤波器支持像素的所述相应子整数像素的各自的像素点值。


8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(144、244)，其特征在于，所述装置(144、244)的所述处理单元还用于基于所述当前全整数像素的所述运动矢量和所述当前全整数像素的相邻全整数像素的一个或多个运动矢量来确定所述当前帧中的所述滤波器支持像素的所述子整数像素中的每个子整数像素的相应运动矢量。


9.根据权利要求8所述的装置(144、244)，其特征在于，所述装置(144、244)的所述处理单元用于通过确定所述当前全整数像素的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克西姆·博里索维奇·希切夫，乔治·亚历山德罗维奇·朱利科夫，蒂莫菲·米哈伊洛维奇·索洛维夫，陈建乐，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44