滤波器的定位和选择制造技术

本发明专利技术涉及一种对图像信号编码和解码的方法及其对应的设备。具体而言，在图像信号的编码和/或解码期间，利用至少两个滤波器进行滤波。选择滤波器应用的序列，可能还选择滤波器，在选定的滤波顺序中利用选定的滤波器进行滤波。可以在编码器和解码器处以相同方式独立执行应用滤波器序列的确定，或者，可以在编码器处确定并发送给解码器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利用对视频信号进行滤波的滤波器对视频编码和解码的方法和设备。
技术介绍
当前，大多数标准化的视频编码算法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。混合式视频编码也是ITU-T标准(H. 26x标准，例如H. 261、H. 263)以及IS0/IEC标准(MPEG-x标准，例如MPEG-I、MPEG-2和MPEG-4)的依据。当前最新最先进的视频编码标准是称为H. 264/MPEG-4高级视频编码(AVC)的标准，这是由联合视频团队(JVT)、ITU-T和IS0/IEC MPEG联合专家 组进行标准化工作的成果。输入到编码器的视频信号是称为帧的图像序列，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多个像素构成的更小块。典型地，宏块(通常表示16X16像素的块)是基本图像要素，对其执行编码。不过，可以为更小的图像要素执行各种特定编码步骤，它们被称为子宏块或简单的块，大小例如是8X8,4X4,16X8 等。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，首先利用空间相邻的块或时间相邻的块，即从先前编码的视频帧，预测要编码的每个块。然后计算要编码的块和其预测，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)域变换到频率域中。该变换旨在减弱输入块的相关性。进一步的编码步骤是变换系数的量化。在这个步骤中，进行实际的有损(不可逆)压缩。通常，利用熵编码进一步压缩(无损压缩)已压缩的变换系数值。此外，对重构编码视频信号所需的辅助信息进行编码并与编码的视频信号一起提供。这是关于空间和/或时间预测、量化的量等的信息范例。图I是符合典型的H. 264/MPEG-4AVC标准的视频编码器100的范例。H. 264/MPEG-4AVC标准组合了上述全部编码步骤。减法器105首先确定输入视频图像(输入信号)中要编码的当前块和用于预测要编码的当前块的对应预测块之间的差异。在H.264/MPEG-4AVC中，通过时间或空间预测获得预测信号。可以逐个帧或逐个宏块改变预测的类型。利用时间预测来预测的宏块称为被互编码，利用空间预测来预测的宏块被称为被内编码。可以由用户设置或由视频编码器选择用于视频帧的预测类型，以实现可能高的压缩增益。根据所选的预测类型，内/互开关175向减法器105提供对应的预测信号。从存储器140中存储的先前编码图像导出利用时间预测的预测信号。从先前编码、解码并存储在存储器140中的相邻块中边界像素的值导出利用空间预测的预测信号。存储单元140就这样充当着延迟单元，能够比较要编码的当前信号值和从先前信号值产生的预测信号值。存储器140能够存储多个先前编码的视频帧。变换输入信号和预测信号之间的差异(表示为预测误差或残余)，获得系数，系数被量化110。然后向量化的系数应用熵编码器190以便进一步以无损方式减少数据量。这主要是通过应用具有可变长度代码字的代码实现的，其中基于其发生概率选择代码字的长度。内编码图像(也称为I型图像或I巾贞)仅由被内编码的宏块构成，即可以不参考任何先前解码图像对内编码图像解码。内编码图像为编码的视频序列提供了误差恢复力，因为它们刷新了视频序列，消除了可能因为时间预测而在帧之间传播的误差。此外，I帧使得能够在编码视频图像序列之内进行随机访问。帧内预测使用一组预定义的内预测模式，基本利用已经编码的相邻块的边界像素来预测当前块。不同模式的空间内预测涉及所应用二维预测的不同方向。对于各种边缘方向而言，这样能够进行有效率的空间内预测。然后如上所述由减法器105从输入信号减去通过这样的内预测获得的预测信号。此外，对空间内预测模式信号进行熵编码并与编码视频信号一起提供。在视频编码器100之内，并入解码单元以获得解码视频信号。与编码步骤相适应，·解码步骤包括逆量化和逆变换120。由于量化误差，也称为量化噪声的原因，解码预测误差信号与原始预测误差信号不同。然后通过向预测信号增加125解码预测误差信号，获得重构信号。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，量化噪声叠加到重构的视频信号上。由于是逐块编码的，叠加的噪声常常具有分块特征，特别对于强量化而言，这导致解码图像中可见的块边界。这种分块人为噪声对人的视觉感具有不利效应。为了减少这些人为噪声，向每个重构图像块应用解块滤波器130。向重构信号应用解块滤波器,重构信号是预测信号和量化的预测误差信号之和。解块之后的视频信号即解码信号，一般在解码器一侧(如果未应用后置滤波)显示。H. 264/MPEG-4AVC的解块滤波器具有局部调整的能力。在分块噪声程度高的情况下，应用强(窄带)低通滤波器，而对于分块噪声程度低的情况，应用更弱(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决定。解块滤波器一般使块边缘平滑，实现解码图像主观质量的改善。此外，由于将图像的滤波部分用于对其他图像进行运动补偿预测，所以滤波还减少了预测误差，从而能够改善编码效率。在显示之前对内编码宏块进行滤波，但是可以利用未过滤的重构宏块进行内部预测。为了解码，互编码图像也需要先前编码并接下来解码的图像。可以单向地进行时间预测，即，仅使用要编码当前帧之前按时间排序的视频帧，或者双向进行时间预测，即，还使用当前帧之后的视频帧。单向时间预测获得称为P帧的互编码图像；双向时间预测获得称为B帧的互编码图像。通常，互编码图像可以包括P、B、甚至I型宏块的任一种。采用运动补偿预测160预测互编码宏块(P或B宏块)。首先，由运动估算器165在先前编码和解码的视频帧之内为当前块找到匹配最好的块。最佳匹配块然后变为预测信号，然后在与编码视频数据一起提供的辅助信息之内以三维运动矢量的形式将当前块及其最佳匹配之间的相对位移(运动)信号化为运动数据。三维由两个空间维度和一个时间维度构成。为了优化预测精确度，可以用空间子像素分辨率，例如半个像素或四分之一像素分辨率来确定运动矢量。具有空间子像素分辨率的运动矢量可以指向已经解码的帧之内的空间位置，其中没有任何真实的像素值，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。这是通过内插滤波器150实现的。根据H.264/MPEG-4AVC标准，应用具有固定滤波器系数的六抽头维纳内插滤波器和双线性滤波器，以便独立针对垂直与水平方向上的子像素位置获得像素值。对于内编码模式和互编码模式而言，都由单元110对当前输入信号和预测信号之间的差异进行变换和量化，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，因为它有效地减弱了自然视频图像的相关性。在变换之后，较低频率分量通常对于图像质量比高频分量更重要，因此可以比高频分量花费更多比特来对低频分量编码。在熵编码器中，将量化的系数的二维矩阵变换成一维阵列。典型地，由所谓的zig-zag扫描进行这种转换，从二维阵列左上角的DC系数开始，按照预定序列扫描二维阵列，结束于右下角的AC系数。由于通常将精力集中于二维系数矩阵对应于较低频率的左上角，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.12 EP 10159666.61.一种用于对比特流中编码的图像数据解码的方法，在编码的图像信号的解码过程的不同环内或后置滤波级处采用至少两个不同的滤波器，即第一滤波器和第二滤波器， 其特征在于 根据从所述比特流提取的编码参数选择应 用所述第一滤波器和所述第二滤波器的顺序；以及 根据对所述编码的图像数据解码时所选的顺序应用所述第一滤波器和所述第二滤波器。2.根据权利要求I所述的方法，其中 根据从包括所述编码的图像数据的比特流提取的滤波器序列指示符执行选择应用所述第一滤波器和所述第二滤波器的顺序的步骤； 所述滤波器序列指示符至少指示在应用所述第二滤波器之前应用所述第一滤波器还是在应用所述第一滤波器之前应用所述第二滤波器；以及 应用所述第一滤波器和所述第二滤波器的步骤按照所述滤波器序列指示符指示的顺序应用所述第一滤波器和所述第二滤波器。3.一种用于将图像数据编码到比特流中的方法，在所述图像数据的编码过程的不同环内或后置滤波级处采用至少两个不同的滤波器，即第一滤波器和第二滤波器， 其特征在于 根据编码参数和/或所述图像数据的性质选择应用所述第一滤波器和所述第二滤波器的顺序；以及 根据对所述图像数据编码时所选的顺序应用所述第一滤波器和所述第二滤波器。4.根据权利要求3所述的方法，还包括如下步骤 向包括所述编码的图像数据的比特流中嵌入滤波器序列指示符，所述滤波器序列指示符用于指示应用所述第一滤波器和所述第二滤波器的选定顺序， 其中所述滤波器序列指示符至少指示在应用所述第二滤波器之前应用所述第一滤波器还是在应用所述第一滤波器之前应用所述第二滤波器。5.根据权利要求3或4所述的方法，还包括如下步骤 从多个预定义滤波器或滤波器类型选择所述第一滤波器和所述第二滤波器； 嵌入滤波器选择指示符，所述滤波器选择指示符用于指示所选的第一滤波器和所选的第二滤波器， 其中选择所述第一滤波器和所述第二滤波器和/或应用所述第一滤波器和所述第二滤波器的序列，以便使比特率和失真的拉格朗日成本最小化；并且 根据对所述图像数据编码时所选的顺序应用所选的滤波器。6.根据权利要求I到5的任一项所述的方法，其中 应用所述第一滤波器和所述第二滤波器的每个作为环内滤波器或后置滤波器的任一个的一部分， 所述第一滤波器和所述第二滤波器中的至少一个是维纳滤波器；并且 在空域或频域中将所述第一滤波器或所述第二滤波器的每个应用于预测误差信号、基准信号、重构信号和预测信号中的至少一个。7.根据权利要求I到6的任一项所述的方法，其中根据指示如下内容的编码参数中的至少一个，和/或根据为编码而输入的图像数据的噪声的统计，执行选择应用所述第一滤波器和所述第二滤波器的顺序的步骤 用于指定要用于图像数据编码的量化步长的量化参数； 对所述编码的图像数据量化的域； 用于预测图像信号的运动矢量； 用于预测所述图像信号的图像块的大小；或 预测的类型。8.根据权利要求7所述的方法，其中 所述第一滤波器是频域中的滤波器，所述第二滤波器是空域中的滤波器，在所述编码的图像数据是在频域中量化的时，选择首先应用所述第一滤波器，其次应用所述第二滤波器，在所述编码的图像数据是在空域中量化的时，选择首先应用所述第二滤波器，其次应用所述第一滤波器；或 所述第一滤波器是用于减少编码期间由量化图像数据导致的相加量化噪声的滤波器，在所述量化步长高于预定义阈值时，选择首先应用所述第一滤波器，其次应用所述第二滤波器，在所述量化步长低于预定义阈值时，选择首先应用所述第二滤波器，其次应用所述第一滤波器。9.一种计算机程序产品，包括其上包含计算机可读程序代码的计算机可读介质，所述程序代码适于执行根据权利要求I到8的任一项所述的方法。10.一种用于对比特流中编...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·纳罗施克，笹井寿郎，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：