自适应环路滤波方法和装置制造方法及图纸

一种使用环路滤波器处理环路重建视频的方法及装置。在最近的高性能视频编码开发中，采用自适应环路滤波来处理环路重建视频数据。帧或片中的每个块均可选择开启或关闭传统自适应环路滤波器。一先进自适应环路滤波可允许从滤波器组进行选择，以自适应地用于重建视频数据。在本发明专利技术中，环路重建视频数据的像素被划分至多个将被滤波分区，且基于率失真优化处理，为每一将被滤波分区从滤波器组中决定一滤波器。依据本发明专利技术的一实施例，计算率失真处理的成本函数与相关值相关，该相关值与原始视频数据和环路重建视频数据相关。仅依据，该相关值在每一将被滤波分区进行率失真优化处理期间，可以被多个候选滤波器分享。在另一实施例中，该相关值在该环路重建视频数据的一部分在进行率失真优化处理期间可以被该环路重建视频数据的一部分的多个将被滤波分区分享。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术有关于视频编码(video coding)，且尤其有关于与自适应环路滤波(In-Loop Filtering)有关的编码技术。
技术介绍
运动补偿(motioncompensation)巾贞间编码(inter-frame coding)已在多种编码标准中广泛应用，如MPEG-1/2/4以及H.261/H.263/H.264/AVC。上述编码系统中的运动估计、运动补偿和后续处理都是基于块(block basis)进行的。在压缩进程中，由于采用了如量化(quantization)的有损操作(lossy operation),可能会出现编码噪声(codingnoise)。在重建(reconstructed)视频数据中,特别是在块边缘或边缘附近,会有明显的编码伪影(coding artifact) 0为了减小编码伪影的明显性，更新的编码系统中开始采用一种被称为解块(deblock)的技术，其中上述系统如H.264/AVC以及高性能视频编码(HighEfficiency Video Coding, HEVC)系统。解块进程在块边缘自适应地应用滤波，以平滑编码噪声带来的边缘或边缘附近的突变，并维持图像的清晰度。此外，根据帧间编码的特性，环路内操作时配置解块进程。在最近的HEVC开发中，采用自适应环路滤波来处理解块重建帧。除了解块之外，自适应环路滤波可用作环路内处理，且通常用于对重建视频数据进行解块之后。自适应环路滤波用于在多个帧上重建视频数据，以降低时域上编码伪影的明显性。滤波系数可根据已知的优化算法进行设定，其中优化算法如使初始帧和重建帧之间的均方误差(Mean Square Error, MSE)最小的维纳-霍夫等式(Wiener-Hopf equation)。在HEVC系统中，一帧或一片(slice)中的每个块均可选择进行传统自适应环路滤波器(Adaptive Loop Filter, ALF)或不进行(开启/关闭)传统ALF。其中块的尺寸和形状均可为自适应的，且块的尺寸和形状信息可明确发送给译码器，或者可从译码器中暗中获取。根据所选性能准则，每个块可做出是否进行ALF的决定。在于2011年4月25日递交，专利技术名称为:“自适应环路滤波方法及其装置”的美国专利申请案N0.61/390，068中，揭示了一种新的ALF，该ALF允许从滤波器组中自适应选择其中一组重建视频数据。进一步，该新的ALF采用一种新的处理单元应用于滤波进程，从而进行更灵活以及/或更局部的处理。美国专利申请US13/093，068揭示一种灵活的自适应环路滤波器，其描述了开发一个采用新环路滤波器的系统，其包括为环路滤波器的一般处理结构(在该申请中名为:将被滤波的区域)扩展FU (滤波单元)及延长ALF包括其他的环路滤波器。更进一步地，描述了采用率失真优化程序以优化该各个处理结构及各个候选滤波器的系统表现。
技术实现思路
本专利技术揭露了采用自适应环路滤波处理已编码视频的方法和装置。在本专利技术的一实施例中，采用自适应环路滤波处理编码视频的方法及装置包括基于相关数据获取环路重建视频数据；划分该环路重建视频数据的像素成多个将被滤波分区；从包括多个候选滤波器的滤波器组中决定每一将被滤波分区的一环路滤波器，其中，基于率失真优化处理决定该环路滤波器；以及应用该环路滤波器至每一将被滤波分区以产生已滤波分区。该环路滤波器可被应用于该重建视频、SAO (sample adaptive offset)恢复视频、解块视频或者ALF恢复视频。本专利技术的一方面是关于将该环路重建视频数据的像素划分至多个将被滤波分区的方法。该方法可以基于一分类法、一图像分割法或者一分类或者图像分割法的结合。本专利技术的另一方面是关于计算率失真处理的成本函数。依据本专利技术的一实施例，计算成本函数使用与原始视频数据和环路重建视频相关的相关值。依据本专利技术的另一实施例，计算成本函数使用的相关值与原始视频数据、预测信号及恢复预测误差相关。依据本专利技术的一实施例，在每一将被滤波分区的率失真优化处理中，该相关值被多个候选滤波器共享。依据本专利技术的另一实施例，在对该环路重建视频数据的一部分进行率失真优化期间，该相关值被该环路重建视频数据的一部分的多个将被滤波分区共享。该环路滤波器是一具有滤波系数的线性空间滤波器、一边缘偏移滤波器(edge offset filter)或者一带偏移滤波器(band offset filter)。当该线性空间滤波器被使用，该率失真优化处理的成本函数的计算与该滤波器的系数相关，也与该相关值相关，其中该相关值与该原始视频数据及该环路重建视频数据相关。作为替代，该率失真优化处理的成本函数的计算与该滤波器的系数相关，也与该相关值相关，其中该相关值与原始视频数据、预测信号及恢复预测误差相关。该环路滤波器的信息可以被记录在视频比特流中，因此，解码器可以选择与编码器相同的环路滤波器。揭露了 一种在视频解码器中使用环路滤波器处理环路重建视频的装置和方法。依据本专利技术的一实施例，该视频解码器中使用环路滤波器处理环路重建视频的装置及方法包括:基于已编码视频数据获得环路重建视频数据；划分环路重建视频数据的像素至多个将被滤波分区；依据一视频比特流为每一将被滤波分区决定以环路滤波器；应用该环路滤波器至每一将被滤波分区以产生一已滤波分区。附图说明图1是基于运动补偿预测的视频编码系统的示范性方块示意图，其中该视频编码系统包含提高视频质量的自适应环路滤波器。图2A是基于边缘分类组成的当前像素及相邻像素的结构示意图。图2B是基于边缘分类组成的当前像素及相邻像素的替代结构示意3是基于边缘分类包括0°、45°、90°及135°四个角度的示范性示意图。图4A是一 9X9的菱形滤波器示意图。图4B是一 7X7的菱形滤波器示意图。图4C是一 5X5的菱形滤波器不意图。图5是一 9X7的六边形滤波器示意图。图6是本专利技术一实施方式所揭示的编码系统工作的流程图。图7是本专利技术一实施方式所揭示的解码系统工作的流程图。图8是本专利技术另一实施方式所揭示的编码系统工作的流程图。具体实施例方式对于数字视频压缩来说，运动补偿帧间编码是一种有效的压缩技术，已广泛地用于多种编码标准中，如MPEG-1/2/4和H.261/H.263/H.264/AVC。在运动补偿系统中，运动估计/补偿和后续压缩通常基于块在块中进行。在压缩进程中，由于采用了如量化的有损操作，可能会出现编码噪声。在重建视频数据中，特别是在块边缘或边缘附近，会有明显的编码伪影。为了减小编码伪影的明显性，更新的编码系统中开始采用一种被称为解块的技术，其中上述系统如H.264/AVC以及HEVC系统。解块进程在块边缘自适应地应用滤波，以平滑编码噪声带来的边缘或边缘附近的突变，并维持图像的清晰度。此外，根据帧间编码的特性，环路内操作时配置解块进程。除了解块进程，HEVC系统中还介绍了基于线性空间滤波器(linear spatialfilter)的自适应环路滤波器、边偏移滤波器及带偏移滤波器。2010年4月15-23日，在德国的德累斯顿举行的关于视频编码的联合协作小组(JCT-VC)的ITU-T SG16WP3和ISO/IEC JTC1/SC29/WG11的第一次会议上，McCann等在公开题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.05 US 61/390,068;2011.08.24 US 13/216,2421.一种采用环路滤波器处理环路重建视频的方法，其特征在于，包括: 从已编码视频数据中获得环路重建视频数据； 划分该环路重建视频数据的像素成多个将被滤波分区； 从包括多个候选滤波器的滤波器组中决定每一将被滤波分区的一环路滤波器，其中，基于率失真优化步骤决定该环路滤波器；以及 应用该环路滤波器至每一将被滤波分区以产生已滤波分区。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该环路视频数据相当于解块信号、SAO处理信号或者重建视频数据的ALF处理信号。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将该环路重建视频数据分割至多个将被滤波分区基于一分类方法、一图像分割方法或者一结合该分类方法及该图像分割方法的方法。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该分类方法为一基于边缘的分类方法。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该基于边缘分类方法基于当前像素及左上方/右上方/左下方/右下方位置的相邻的四个像素、或者该当前像素及上/下/左/右四个方向的相邻像素、或者当前像素及具有0° ,45° ,90°或135°的两个相邻像素来获得边缘信息。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该分类方法是一基于带的分类方法，其中，依据像素亮度将该环路重建视 频数据划分成多个将被滤波分区。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，与率失真优化步骤相关的失真函数或者成本函数的计算与原始视频数据和环路重建视频数据的相关值相关。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在对每一将被滤波分区的率失真优化处理期间，该相关值被多个候选滤波器共享。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在对该环路重建视频数据的一部分进行率失真优化期间，该相关值被该环路重建视频数据的一部分的多个将被滤波分区共享。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该率失真优化处理的失真函数或者成本函数的计算与相关值相关，其中，该相关值与该原始视频数据、预测信号及恢复预测误差相关。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在对该每一将被滤波分区进行率失真优化处理期间，该相关值被多个候选滤波器分享。12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在对该环路重建视频数据的一部分进行率失真优化期间，该相关值被该环路重建视频数据的一部分的多个将被滤波分区共享。13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该环路滤波器是一具有滤波系数的线性空间滤波器。14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该环路滤波器为一边缘偏移滤波器或者一带偏移滤波器。15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括一步骤:合并滤波器信息至视频比特流。16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该率失真优化处理与相应的已滤波分区的原始视频数据与恢复数据之间的失真相关。17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该率失真优化处理的成本函数与该失真函数相关。18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该率失真优化处理与修正失真函数相关，其中该修正失真函数是从该失真中移除一固定项获得。19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该率失真优化处理相关的成本函数与该修正失真函数相关。20.一种视频解码器使用一环路滤波器处理环路重建视频的方法，其特征在于，包括: 基于已编码视频数据获取环路重建视频数据； 划分环路重建视频数据的像素至多个将被滤波分区； 依据一视频比特流为每一将被滤波分区决定以环路滤波器；以及 该每一将被滤波分区应用对应的该环路滤波器以产生一已滤波分区。21.一种采用环路滤波器处理环路重建视频的方法，其特征在于，该方法包括: 从已编码视频数据获取环路重建视频数据； 划分环路重建视频数...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡家扬，傅智铭，陈庆晔，黄毓文，雷少民，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：
国别省市：