对滤波器系数进行编码制造技术

本发明专利技术提供了一种将多个自适应滤波器系数（１０４、１０７、１１２）编码为比特流（１１０）的方法。所述方法包括下列步骤：将所述自适应滤波器系数（１０４、１０７、１１２）熵编码（１０９）为所述比特流（１１０），由此基于至少一个剩余的自适应滤波器系数（２０６）来确定（２０１）所述自适应滤波器系数的实例（２０４）的预测（２０２），基于所述自适应滤波器系数的所述实例（２０４）以及所述预测（２０２）之间的差值来确定（２０３）预测误差（２０５），并且其中对所述多个自适应滤波器系数（１０４、１０７、１１２）进行熵编码（１０９）的所述步骤包括对所述自适应滤波器系数的所述实例（２０４）的所述预测误差（２０５）进行熵编码（１０９）以及对所述剩余的自适应滤波器系数（２０６）进行熵编码（１０９）。本发明专利技术还提供了一种将编码的自适应滤波器系数的比特流（１１０）解码为解码的自适应滤波器系数（１１６、１１８、１２０、１２３）的相应方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及视频编码和解码中的自适应帧内和帧间预测。本专利技术更具体地涉及帧内和帧间预测中对自适应滤波器的自适应滤波器系数进行编码。
技术介绍
通过使用之前的帧，可以使用对当前帧中像素值的预测来利用时间冗余性。像素 预测是诸如H. 261、H. 263、MPEG-4以及H. 264[1]的视频编码标准中的重要部分。在H. 264 中，存在两种像素预测方法，即帧内和帧间预测。帧内预测使用相同帧中之前所重构建的像 素，给出对当前将被编码的帧中的块的空间预测。帧间预测使用之前所重构建的帧中相应 但是发生位移的块(例如参考块)来给出对当前块的时间预测。帧间预测还可以使用两个 帧间预测的加权平均。然后将与原始块进行比较的预测误差进行变换编码和量化。然后可 以通过将预测与编码后的预测误差相加来生成重构建的帧。然后在将该帧存储于参考帧缓 存之前应用循环滤波器来减少编码伪像，以备随后帧间预测的使用。为了增加当前视频编码标准的编码效率，已经提出了用于帧间预测[2]或者循环 或后滤波[6]的自适应滤波器。在帧间预测中，对于每一个帧典型地使用几个子像素运动 特有的自适应滤波器。如果对于每个帧使用很多自适应滤波器系数，则将存在大量的开销 用于自适应滤波器系数的表示。典型地从自适应滤波器系数中减去与Wiener滤波器相对 应的参考自适应滤波器系数，以实现小的差分滤波器系数[2]。然后量化该差分滤波器系 数。在一些情况中[4]利用来自附近的子像素位置的经量化的差分滤波器系数之间的预 测。可以将自适应滤波器系数的上下文中的预测解释为对自适应滤波器系数的估计。对自 适应滤波器系数的预测[3，4，5]可以利用滤波器对称性。由于在编码器中确定自适应滤波器系数并且向解码器提供该自适应滤波器系数， 因此这添加了总比特率的开销。自适应滤波器系数对总比特率的相对开销取决于所使用的 实际比特率。对于低解析度视频来说，该开销可能非常高，大于10%。
技术实现思路
因此本专利技术的目标是减少由自适应滤波器系数弓I起的编码开销。在一种根据权利要求1将多个自适应滤波器系数编码为比特流的方法中实现该 目标。所述方法包括下列步骤将自适应滤波器系数熵编码为比特流，基于剩余的自适应滤 波器系数中的至少一个来确定对所述自适应滤波器系数的实例的预测，基于所述自适应滤 波器系数的实例与所述预测之间的差来确定预测误差。对所述多个自适应滤波器系数进行 熵编码的步骤包括对所述自适应滤波器系数的实例的预测误差进行熵编码，并且对剩余的 自适应滤波器系数进行熵编码。可以使用相同滤波器的其他系数的值来预测或者估计一个系数的值。将被用于预 测的特别良好的假设是未量化的自适应滤波器系数典型地应当总和为一，例如没有平均像 素值的放大。换言之，保持DC等级。如引用文献[7]中描述的，滤波器的DC增益等于滤波器系数之和。这通常是根据H. 264[1]的帧内和帧间预测中的情况。在该情况中，对象的像 素值的平均在连续视频帧中是相同的。同样在特定自适应滤波器中，可以利用使用了矩阵 表示的自适应滤波器系数的内部对称性。 在本专利技术的实施例中，所述方法应用于差分滤波器系数，由此所述方法还包括下 列步骤通过从相应的自适应滤波器系数中减去参考自适应滤波器系数，来确定所述差分 滤波器系数。参考自适应滤波器系数涉及H. 264或者根据标准或者视频编码比特流中定义 的任何其他滤波器，其中该自适应滤波器系数与滤波器相对应，该滤波器与具有共同的自 适应滤波器系数的参考滤波器相似，修改该滤波器以具有自适应特征。在本专利技术的实施例中，确定所述自适应滤波器系数的实例的预测的步骤包括确 定所述剩余的自适应滤波器系数之和，通过从常数中减去所述和来确定所述预测。所述常 数等于所述自适应滤波器的DC增益，并且所述DC增益等于所有自适应滤波器系数之和。在 差分滤波器系数的情况中，所述常数等于零。特别地，自适应滤波器系数之和典型地等于一这一事实用于预测一个或者几个自 适应滤波器系数。在本专利技术的实施例中，在具有至少一个对称轴的自适应滤波器系数的矩阵中布置 所述自适应滤波器系数，并且确定至少一个自适应滤波器系数的至少一个预测的步骤包 括将相应自适应滤波器系数绕所述矩阵的所述至少一个对称轴进行镜像的步骤。通过利用自适应滤波器系数之间的相关性，可以减少视频或图像编码中部署自适 应滤波器的开销。对于在具有自适应滤波器系数的相应滤波器矩阵中的垂直或者水平轴上 具有对称性的滤波器来说，对自适应滤波器系数的镜像是用于预测自适应滤波器系数的实 用工具。在本专利技术的另一个实施例中，在矩阵中布置所述自适应滤波器系数。确定所述自 适应滤波器系数的实例的预测的步骤包括将所述自适应滤波器系数的矩阵划分为多个子 矩阵，所述多个子矩阵的每一个具有自适应滤波器系数的子集合，针对所述子矩阵中的每 一个，使用不在所述子矩阵中的自适应滤波器系数，对在所述子矩阵中的自适应滤波器系 数进行预测；向具有所预测的自适应滤波器系数的子矩阵的每一个及其相关联的不在所述 子矩阵中的自适应滤波器系数应用成本函数，选择具有最低成本的所述子矩阵作为将被编 码的子矩阵，以及对所述选择的子矩阵的索引进行编码。将所述矩阵划分为子矩阵允许对可以一起预测的相关自适应滤波器系数进行最 优选择。通过预定义子矩阵，可以进行子矩阵的最优选择，该最优选择产生将被编码的比特 的最小成本。根据本专利技术的其他实施例，可以通过从滤波器矩阵中选择中心自适应滤波器系数 来构成子矩阵，所述中心自适应滤波器系数具有最大值。通过预测最大值，可以实现将被编 码的比特的最高节约。确定至少一个自适应滤波器系数的至少一个预测的步骤之前，对所述自适应滤波 器系数进行量化的步骤可以是对自适应滤波器系数进行编码的过程的一部分。本专利技术可以用于表示帧间和帧内编码中的自适应滤波器。在帧间编码中，可以用 于表示运动补偿的自适应滤波器。在帧内编码中，可以用于表示用于帧内预测的滤波器。在 帧内和帧间编码中，本专利技术都可以用于表示用于预滤波、后滤波以及循环滤波的自适应滤波器。可以将用于标识例如6个自适应系数的比特潜在地减少17%。使用与针对四分之一通用中间格式(QCIF)相同量的每像素自适应性，可以减少总的比特率大约2%。如 果使用2个自适应滤波器系数，则可以将用于表示所述自适应滤波器的比特数量减少大约 50%。还在一种对自适应滤波器系数进行编码的编码器中实现本专利技术的目标。所述编码 器包括第一接口装置，用于接收自适应滤波器系数；第二接口装置，用于输出编码后的自 适应滤波器系数的比特流；以及处理装置，分别可操作地连接到所述第一接口装置(401) 和所述第二接口装置。所述处理装置特别适于如上所述的方法及其实施例中的步骤。所述 编码器可以可选地具有第三接口，用于接收参考自适应滤波器系数，其中，使用根据本专利技术 的预测将差分滤波器系数编码为所述比特流。还在一种将编码的自适应滤波器系数的比特流解码为多个解码的自适应滤波器 系数的方法中实现该目标。所述方法包括下列步骤将所述比特流熵解码为自适应滤波器 系数，由此将所述比特流熵解码为自适应滤波器系数的步骤包括下列步骤对与所述自适 应滤波器系数的实例相对应的预测误差进行熵解码，对来自所述比特流的剩余的自适应滤 波器系数进行熵解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将多个自适应滤波器系数（１０４、１０７、１１２）编码为比特流（１１０）的方法，所述方法包括下列步骤ａ）将自适应滤波器系数（１０４、１０７、１１２）熵编码（１０９）为比特流（１１０）；其特征在于，所述方法还包括下列步骤：ｂ）基于剩余的自适应滤波器系数（２０６）中的至少一个来确定（２０１）对所述自适应滤波器系数的实例（２０４）的预测（２０２）；ｃ）基于所述自适应滤波器系数的实例（２０４）与所述预测（２０２）之间的差来确定（２０３）预测误差（２０５）；ｄ）以及，对所述多个自适应滤波器系数（１０４、１０７、１１２）进行熵编码（１０９）的步骤包括对所述自适应滤波器系数的实例（２０４）的预测误差（２０５）进行熵编码（１０９），并且对剩余的自适应滤波器系数（２０６）进行熵编码（１０９）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-1-8 61/019,727;US 2008-4-11 61/123,769一种将多个自适应滤波器系数(104、107、112)编码为比特流(110)的方法，所述方法包括下列步骤a)将自适应滤波器系数(104、107、112)熵编码(109)为比特流(110)；其特征在于，所述方法还包括下列步骤b)基于剩余的自适应滤波器系数(206)中的至少一个来确定(201)对所述自适应滤波器系数的实例(204)的预测(202)；c)基于所述自适应滤波器系数的实例(204)与所述预测(202)之间的差来确定(203)预测误差(205)；d)以及，对所述多个自适应滤波器系数(104、107、112)进行熵编码(109)的步骤包括对所述自适应滤波器系数的实例(204)的预测误差(205)进行熵编码(109)，并且对剩余的自适应滤波器系数(206)进行熵编码(109)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自适应滤波器系数是差分滤波器系数 (104)，所述方法还包括下列步骤通过从相应的自适应滤波器系数(112)中减去参考自适 应滤波器系数(111)，来确定(103)所述差分滤波器系数(104)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，确定(201)对所述自适应滤波器系数的实例 (204)的预测(202)的步骤包括a)确定(301)剩余的自适应滤波器系数(206)之和(304)；b)通过从常数(303)中减去所述和(304)来确定所述预测(202)；c)其中，所述常数(303)等于所述自适应滤波器的DC增益，并且所述DC增益等于所有 自适应滤波器系数之和；或者d)对于根据权利要求2所述的差分滤波器系数来说，所述常数(303)等于零。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在矩阵中布置所述自适应滤波器 系数(104、107、112)，并且，确定(201)对所述自适应滤波器系数(104、107、112)的实例 (204)的预测(202)的步骤包括a)将所述自适应滤波器系数的矩阵划分为多个子矩阵，所述多个子矩阵的每一个具有 自适应滤波器系数的子集合；b)针对所述子矩阵中的每一个，使用不在所述子矩阵中的自适应滤波器系数，对在所 述子矩阵中的自适应滤波器系数进行预测；c)向具有所预测的自适应滤波器系数的子矩阵的每一个及其相关联的不在所述子矩 阵中的自适应滤波器系数应用成本函数；d)选择具有最低成本的子矩阵作为将被编码的子矩阵；e)对所选择的子矩阵的索引进行编码。5.根据权利要求4所述的方法，其中，将所述自适应滤波器系数的矩阵划分为至少两 个子矩阵，所述至少两个子矩阵具有来自所述矩阵的中心部分的系数。6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在具有至少一个对称轴的自适应滤波器系数 矩阵中布置所述自适应滤波器系数(104、107、112)，并且，确定(201)对所述自适应滤波器 系数的实例(204)的预测(202)的步骤包括绕所述矩阵的所述至少一个对称轴来对相应的 自适应滤波器系数进行镜像的步骤。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在预测(106)自适应滤波器系数的步骤之前，对所述自适应滤波器系数(104、112)进行量化(105)的步骤。8.一种对自适应滤波器系数(104、107、112)进行编码的编码器，所述编码器包括a)第一接口装置(401)，用于接收自适应滤波器系数(104、107、112)；b)第二接口装置(402)，用于输出编码后的自适应滤波器系...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼思安德森，珀福罗德亨，克林顿普瑞德，乔纳坦萨缪尔森，理查德肖伯格，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]