CN100518321C - 去块控制方法及使用该方法的多层视频编码器/解码器 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于基于多层的视频编码器/解码器中的去块滤波器。该去块滤波方法包括：选择将对其执行去块滤波的当前块和它的邻近块，判断当前块和邻近块是否已按照帧内BL模式进行编码，根据判断的结果选择去块滤波器强度，以及根据去块滤波器强度，对于当前块和邻近块之间的边界执行去块滤波。

Description

去块控制方法及使用该方法的多层视频编码器/解码器
技术领域
本发明涉及视频压缩技术，更具体地讲，涉及一种用于多层视频编码器/解码器中的去块滤波器。
背景技术
随着信息和通信技术的发展，除文本通信和语音通信之外，多媒体通信也日益增加。现有的以文本为中心的通信系统不足以满足消费者的各种需求，因此，能够提供诸如文本、图像、音乐等不同形式的信息的多媒体服务变得越来越多。由于多媒体数据量大，所以需要大容量存储介质和宽带宽来存储和发送多媒体数据。因此，需要压缩编码技术以发送包括文本、图像和音频数据的多媒体数据。
数据压缩的基本原则是去除数据冗余。通过去除诸如图像中同一颜色或物体的重复的空间冗余、诸如运动图像帧中相邻帧的很少改变或音频中声音的连续重复的时间冗余、以及考虑到人对于高频的视觉和感觉不敏感性的视觉/感觉冗余，数据可被压缩。在一般的视频编码方法中，通过基于运动补偿的时间滤波来去除时间冗余，通过空间变换来去除空间冗余。
为了在数据冗余被去除之后发送多媒体，需要传输介质，传输介质的性能各异。目前使用的传输介质具有不同的传输速度。例如，超高速通信网络每秒可发送数十兆数据，移动通信网络具有每秒384千比特的传输速率。为了支持在这样的传输环境中的传输介质并以适合该传输环境的传输率发送多媒体，可缩放数据编码方法是最适用的。
该编码方法使得可以根据比特率、差错率、和系统资源条件在解码器或预解码器端对一压缩的比特流执行部分解码。解码器或预解码器可通过仅采用按照可缩放编码方法编码的比特流的一部分来恢复具有不同图像质量、分辨率或帧频的多媒体序列。
对于这样的可缩放视频编码，MPEG-21(运动图像专家组-21)第13部分已经进展到它的标准化工作。特别地，已经进行了许多在基于多层的视频编码方法中实现可缩放性的研究。作为这种多层的视频编码的示例，多层结构包括：基层、第一加强层和第二加强层，各个层具有不同的分辨率QCIF、CIF和2CIF，以及不同的帧频。
图1示出使用多层结构的可缩放视频编解码器的示例。在这个视频编解码器中，基层被设置为15Hz(帧频)的QCIF(1/4通用中间格式)、第一加强层被设置为30Hz的CIF(通用中间格式)、第二加强层被设置为60Hz的SD(标准清晰度)。
在编码这样多层的视频帧时，可利用层之间的相关性。例如，第一加强层的视频帧的某区域12可通过根据基层的视频帧的相应区域13的预测被高效率地编码。以相同的方式，第二加强层的视频帧的区域11可通过根据第一加强层的区域12的预测被高效率效地编码。如果多层的视频帧的各个层具有不同的分辨率，则基层的图像应该在执行预测之前被上采样。
在目前的MPEG-21可缩放视频编码标准(下文中，称为SVC标准)中，正在基于现有的H.264/AVC(先进视频编码)进行研究以实现如图1所示示例的多层的视频编解码器。
然而，H.264使用DCT变换作为空间变换方法，在基于DCT的编解码器中，随着压缩率提高，会出现不希望的块损伤(blocking artifacts)和块效应。块损伤的原因有两个。
第一个原因是基于块的整数DCT变换。这是因为由DCT变换引起的在块边界由于DCT系数的量化而出现不连续。由于H.264使用4×4大小的DCT变换，4×4是相对较小的大小，所以不连续问题可在某种程度上减轻，但是其不能够被完全消除。
第二个原因是运动补偿预测。运动补偿的块是通过复制从不同参考帧的另一位置内插的像素数据而产生的。由于数据的这些集合并不精确地彼此一致，所以在复制的块的边缘会出现不连续。此外，在复制处理期间，这种不连续被传递到运动补偿的块。
最近，已研发出几种用于解决块效应的技术。为了减轻块效应，H.263和MPEG-4已提出重叠块运动补偿(OBMC)技术。尽管OBMC在减轻块损伤方面是有效的，但是它的问题是其需要相当大量的运算以用于在编码器端执行的运动预测。因此，H.264使用去块滤波器以去除块损伤并提高图像质量。
在宏块被恢复之前以及其反变换被执行之后，在编码端或者解码端执行块滤波处理。在这种情况下，去块滤波器的强度可被调整以适应各种条件。
图2是解释根据传统的H.264标准的用于确定去块滤波器强度的方法的流程图。这里，块q和块p是两个限定将对其应用去块滤波器的块边界的块，它们代表当前块和邻近块。根据块p或块q是否是帧内编码的块，目标取样是否位于宏块的边界上，块p或块q是否是编码的块等，设置5种滤波器强度(表示为Bs＝0到4)。如果Bs＝0，则表示去块滤波器没有应用到相应的目标像素。
换言之，根据传统的用以确定去块滤波器强度的方法，滤波器强度是基于目标取样存在于其中的当前块和邻近块是帧内编码、帧间编码、还是未编码的。滤波器强度还基于目标取样是存在于4×4块的边界还是16×16块的边界。
尽管目前进行的SVC标准采用如图1所示的使用在下层产生的帧预测在当前层的帧的技术，即，帧内BL(基层)模式，但是当确定去块滤波器强度时，其遵照传统的H.264标准，如图2所示。
然而，由于去块滤波器被应用于基于多层的视频编码器/解码器中的各层，所以为了有效地预测当前层帧，坚决将去块滤波器再次应用于从下层提供的帧是不合理的。然而，在目前的SVC标准中，帧内BL模式作为一种帧内编码被包括，并且如图2所示的确定滤波器强度的方法也将帧内BL模式作为一种帧内编码被应用。当确定滤波器强度时，并不考虑当前块是否属于帧内BL宏块。
众所周知，当滤波器强度适合各个条件并且去块滤波器以适当的滤波器强度被应用时，恢复的视频的图像质量显著提高。因此，有必要研究在多层的视频编码/解码操作期间考虑帧内BL模式来正确地确定滤波器强度的技术。
发明内容
因此，已进行本发明来解决现有技术中存在的上述问题，本发明的一方面在于在基于多层的视频编码器/解码器中根据将对其应用去块滤波器的某块是否使用帧内BL模式，给出正确的去块滤波器强度。
本发明的其它优点、目的和特性将部分地在下面的描述中阐述，部分地在本领域具有普通技术的人员对于下述内容研究的过程中变得清楚，或者可通过对本发明的实践来获得。
为了实现这些目的，提供一种根据本发明实施例的用于确定去块滤波器强度的方法，包括：(a)确定将对其执行去块滤波的当前块和它的邻近块；(b)判断当前块和邻近块是否按照帧内BL模式进行编码；(c)如果当前块和邻近块的至少一个按照不同于帧内BL模式的模式进行编码，则对于当前块和邻近块之间的边界，确定特定的滤波器强度作为去块滤波器强度；以及如果当前块和邻近块两者都已经按照帧内BL模式进行编码，则对于所述边界，确定低于所述特定的滤波器强度的滤波器强度作为去块滤波器强度。
在本发明的另一方面中，提供一种去块滤波方法，包括：(a)确定将对其执行去块滤波的当前块和它的邻近块；(b)判断当前块和邻近块是否按照帧内BL模式进行编码；(c1)如果当前块和邻近块的至少一个按照不同于帧内BL模式的模式进行编码，则对于当前块和邻近块之间的边界，确定特定的滤波器强度作为去块滤波器强度；(c2)如果当前块和邻近块两者都已经按照帧内BL模式进行编码，则对于所述边界，确定低于所述特定的滤波器强度的滤波器强度作为去块滤波器强度以及(d)根据去块滤波器强度对于当前块和邻近块之间的边界执行去块滤波。
在本发明的另一方面中，提供一种基于多层的视频编码方法，包括(a)对输入的视频帧进行编码；(b)对编码的帧进行解码；(c1)从组成解码的帧的多个块中选择将对其执行去块滤波的当前块和邻近块；(c2)判断当前块和邻近块是否已按照帧内BL模式进行编码；(c31)如果当前块和邻近块的至少一个按照不同于帧内BL模式的模式进行编码，则对于当前块和邻近块之间的边界，确定特定的滤波器强度作为去块滤波器强度；(c32)如果当前块和邻近块两者都已经按照帧内BL模式进行编码，则对于所述边界，确定低于所述特定的滤波器强度的滤波器强度作为去块滤波器强度以及(d)根据确定的去块滤波器强度对于所述当前块和它的邻近块之间的边界执行去块滤波。
在本发明的另一方面中，提供一种基于多层的视频解码方法，包括：(a)从输入的比特流恢复视频帧；(b1)从组成恢复的帧的多个块中选择将对其执行去块滤波的当前块和邻近块；(b2)判断当前块和邻近块是否已按照帧内BL模式进行编码；(b31)如果当前块和邻近块的至少一个按照不同于帧内BL模式的模式进行编码，则对于当前块和邻近块之间的边界，确定特定的滤波器强度作为去块滤波器强度；(b32)如果当前块和邻近块两者都已经按照帧内BL模式进行编码，则对于所述边界，确定低于所述特定的滤波器强度的滤波器强度作为去块滤波器强度以及(c)根据确定的去块滤波器强度对于所述当前块和它的邻近块之间的边界执行去块滤波。
在本发明的另一方面中，提供一种基于多层的视频编码器，包括：用于对输入的视频帧进行编码的装置；用于对编码的帧进行解码的装置；用于从组成解码的帧的多个块中选择将对其执行去块滤波的当前块和邻近块；判断当前块和邻近块是否已按照帧内BL模式进行编码；如果当前块和邻近块的至少一个按照不同于帧内BL模式的模式进行编码，则对于当前块和邻近块之间的边界，确定特定的滤波器强度作为去块滤波器强度；如果当前块和邻近块两者都已经按照帧内BL模式进行编码，则对于所述边界，确定低于所述特定的滤波器强度的滤波器强度作为去块滤波器强度的装置；以及用于根据确定的去块滤波器强度对于所述当前块和它的邻近块之间的边界执行去块滤波的装置。
在本发明的另一方面中，提供一种基于多层的视频解码器，包括：用于从输入的比特流恢复视频帧的装置；用于从组成恢复的帧的多个块中选择将对其执行去块滤波的当前块和邻近块；判断当前块和邻近块是否已按照帧内BL模式进行编码；如果当前块和邻近块的至少一个按照不同于帧内BL模式的模式进行编码，则对于当前块和邻近块之间的边界，确定特定的滤波器强度作为去块滤波器强度；如果当前块和邻近块两者都已经按照帧内BL模式进行编码，则对于所述边界，确定低于所述特定的滤波器强度的滤波器强度作为去块滤波器强度的装置；以及用于根据确定的去块滤波器强度对于所述当前块和它的邻近块之间的边界执行去块滤波的装置。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它方面、特性和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出使用多层结构的可缩放视频编解码器的示例的示图；
图2是示出根据传统的H.264标准的用于确定去块滤波器强度的方法的流程图；
图3是示出根据本发明实施例的用于确定基于多层的视频编码器的滤波器强度的方法的流程图；
图4是示出块的垂直边界和目标取样的示图；
图5是示出块的水平边界和目标取样的示图；
图6是示出当前块q和它的邻近块pa及pb的位置相互关系的示图；
图7是示出根据本发明另一实施例的用于确定基于多层的视频编码器的滤波器强度的方法的流程图；
图8是示出根据本发明实施例的开环类型的视频编码器的结构的方框图；
图9是示出根据本发明实施例产生的比特流的结构的示图；
图10是示出对于亮度分量宏块和块的边界的示图；
图11是示出对于色度分量宏块和块的边界的示图；
图12是示出带有在其边界周围设置的滤波器强度的宏块的示例的示图；
图13是示出根据本发明实施例的视频解码器的结构的方框图；
图14a是示出根据人群序列中比特率的变化的亮度分量PSNR的图表；
图14b是示出根据海港序列中比特率的变化的亮度分量PSNR的图表；
图15a是示出对于CIF@1024kpbs的足球序列本发明优于现有技术的性能改进的图表；
图15b是示出对于4CIF@3000kbps的人群序列本发明优于现有技术的性能改进的图表；
图16a是示出通过现有技术恢复的足球序列中的一帧的示图；以及
图16b是示出根据本发明恢复的图16a的帧的示图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。通过参考将参照附图对其详细描述的实施例，本发明的方面和特性以及实现所述方面和特性的方法将是清楚的。然而，本发明的实施例并不受限于下文公开的实施例，而是可以以不同的形式来实现。诸如详细的结构和部件等在描述中限定的对象只是为了辅助全面理解本发明而提供的特定细节。因此，本发明的实施例可在没有这些限制的情况下被实现。在下面对本发明实施例的描述中，相同的附图标号在不同的图中用于相同的部件。
图3是示出根据本发明实施例的用于确定基于多层的视频编码器的滤波器强度的方法的流程图。在下面的描述中，术语“视频编码器”用作视频编码器和视频解码器通用的名称。如图3所示的根据本发明实施例的方法与图2所示的传统方法相比，另外包括S25、S30、S55和S60。
首先，在块(例如，4×4像素块)的边界附近选择目标取样。目标取样指的是在当前块q和它的邻近块p之间的边界附近如图4或图5所示排列的一组取样。如图6所示，考虑到块产生的顺序，当前块q的上边的块和左边的块对应于邻近块p(Pa和Pb)，因此，将对其应用去块滤波器的目标是当前块q的上边界和左边界。当前块q的下边界和右边界在接下来对于当前块的下边的块和右边的块的处理期间被滤波。在本发明的实施例中，由于4×4DCT变换被用于H.264标准并且运动预测中可变块的最小大小是4×4像素，所以4×4块被作为例子。然而，在具有不同特点，即，使用8×8DCT变换的视频编码器的情况下，对于本领域的技术人员清楚的是，该滤波也可被应用于8×8块或其它块大小的块边界。
参照图4，在块边界是垂直的情况下，目标取样出现在当前块q的左边界附近。所述目标取样包括存在于邻近块p中的垂直边界线的左侧的四个取样p0、p1、p2和p3，以及存在于当前块q中的所述边界线的右侧的四个取样q0、q1、q2和q3。尽管将对总共四个取样进行滤波，但是参考取样的数量和滤波的取样的数量可根据确定的滤波器强度而改变。
参照图5，在块边界是水平的情况下，目标取样出现在当前块q的上边界附近。所述目标取样包括存在于水平边界线的上半部分(邻近块p)的四个取样p0、p1、p2和p3，以及存在于水平边界线的下半部分(当前块q)的四个取样q0、q1、q2和q3。
根据现有的H.264标准，去块滤波器被分别应用于亮度信号分量和色度信号分量，并且以光栅扫描顺序对组成一帧的宏块单位相继进行滤波。对于各个宏块，可以在执行垂直方向(如图4所示)的滤波之后，执行水平方向(如图5所示)的滤波，反之亦然。
参照图3，在S10之后，在S15判断目标取样所属的块p和块q的至少一个是否经过帧内编码。判断帧内编码的块的原因在于利用帧内的相似性的帧内编码与帧间编码相比明显加重了块效应。因此，与块p和块q中没有一个经过帧内编码相比，当块p和块q的至少一个经过帧内编码时，滤波器强度相对加强。
在本发明的实施例中，帧内编码可包括根据用于根据帧的邻近块的某部分预测当前块的直接帧内预测模式的编码，以及根据用于根据从当前层的下层恢复的图像预测当前宏块的“帧内BL模式”的编码。
如果作为S15的确定结果，块p和/或块q经过帧内编码，则其后在S20判断块边界是否与宏块边界一致。由于宏块边界的块效应显现为高于4×4块边界的块效应，所以可由于S20中的确定而增加滤波器强度。
如果作为S20的确定结果，块边界与宏块边界一致，则在S25判断块p和块q是否在帧内BL模式下。如果是，则在S30将指示滤波器强度的值(下文中，称作“Bs”)设置为“A”；如果不是，则在S50将Bs设置为“4”。在本发明的一实施例中，如果块p和块q中甚至没有一个是在BL模式下，则可将Bs设置为“4”。
值“A”应该小于如果在S25的答案是“否”时选择的值，即，“4”。这是因为由于去块滤波器已经被应用于被提供以使用帧内BL模式的基层的图像，所以将具有与其它帧内预测模式相同强度的滤波器应用到所述图像是不合理的。因此，虽然“A”可以为0、1、2、或3，但是已经通过实验确认优选的是“A”为“1”。
如果作为S20的确定结果，块边界与宏块边界不一致，则在S55判断块q是否已按照帧内BL模式进行编码。如果是，则在S60将Bs设置为“B”；如果不是，则在S65将Bs设置为“3”。因为同设置值“A”相同的原因，所以B应该小于如果在S55的答案是“否”时选择的值，即，“3”。因此，虽然“B”可以为0、1、或2，但是已经通过实验确认优选的是“B”为“1”。
如果在S15判断为块p或块q还没有经过帧内编码，则其后在S70判断块p或块q是否已经过编码。通常，未经帧内编码的块通过帧间预测被帧间编码。然而，根据H.264标准，如果作为帧间预测的结果，预测的图像和当前图像之间的差值低于特定的阈值，则使用不对该差值编码的技术，因此需要S70的判断。这是因为发生块效应的可能性与块经过编码的情况相比较低，因此，在这种情况下优选的是应用相对较低的滤波器强度。
如果作为S70的判断结果，块p或块q经过编码，则在S75将Bs设置为“2”。然而，如果在块p和块q中没有一个已经过编码的情况下，块p和块q的参考帧不同或者参考帧的数量不同(与S80的“是”对应)，则在S85将Bs设置为“1”。这是因为块p和块q具有不同的参考帧的事实意味着块效应已发生的可能性相对较高。
如果作为S80的判断结果，块p和块q的参考帧没有不同或者它们之间参考帧的数量没有不同(与S80的“否”对应)，则在S90判断块p和块q的运动矢量是否不同。这是因为由于在运动矢量彼此不一致的情况下，虽然两个块具有相同的参考帧(与S80的“否”对应)，但是与运动矢量彼此相同的情况相比，块效应已发生的可能性相对较高，因此，优选的是根据S90的判断结果来应用不同的滤波器强度。
如果在S90块p和块q的运动矢量不同(与S90的“是”对应)，则在S85将Bs设置为“1”；如果不是这样，则在S95将Bs设置为“0”。
图7是示出根据本发明另一实施例的用于确定基于多层的视频编码器的滤波器强度的方法的流程图。虽然在图3的实施例中，在S25判断块p和块q两者是否都在帧内BL模式下，但是在图7的实施例中，除了判断块p和块q两者是否都在帧内BL模式下，还判断块p或块q是否在帧内BL模式下，从而对不同情况分别应用不同的滤波器强度。
由于图7的实施例的其它部分与图3的实施例中的那些类似，所以下面只解释图7中与图3的实施例的部分不同的部分。
如果在S25块p和块q两者都在帧内BL模式下(与S25的“是”对应)，则如同在图3的实施例中那样，可在S30将Bs设置为“A”。然而，如果块p和块q中只有一个在帧内BL模式下(与S35的“是”对应)，则在S45将Bs设置为新值“C”。同时，如果块p或块q都没有在帧内BL模式下(与S35的“否”对应)，则在S50可以以与图3的实施例相同的方式将Bs设置为“4”。
由于“C”指的是只有一个块在帧内BL模式下的情况，所以滤波器强度应该被设置为大于“A”但是小于“4”的值。如果如图3，“A”被设置为“1”，则“C”应该具有值“2”或“3”。
同时，图8是示出包括根据确定滤波器强度的方法的去块滤波器的基于多层的视频编码器的结构的方框图。基于多层的视频编码器可被实现为闭环类型或开环类型。这里，闭环类型视频编码器参考原始帧执行预测，开环类型视频编码器参考恢复的帧执行预测。
选择单元280选择并输出从基层编码器100的上采样器195传递来的信号、从运动补偿单元260传递来的信号以及从帧内预测单元270传递来的信号中的一个。通过从帧内BL模式、帧间预测模式和帧内预测模式中选择具有最高编码效率的模式来执行所述选择。
帧内预测单元270根据特定的帧内预测模式通过从加法器215提供的恢复的邻近块的图像来预测当前块的图像。H.264定义了这样的帧内预测模式，其包括8种具有方向的模式和一种DC模式。通过选择具有最高编码效率的模式来执行在这些模式中选择一种模式。帧内预测单元270将根据选择的帧内预测模式产生的预测的块提供给减法器205。
运动估计单元250基于参考帧对输入视频帧的当前宏块执行运动估计并获得运动矢量。广泛用于运动估计的算法是块匹配算法。该块匹配算法将在参考帧的特定搜索区域中具有最小误差的矢量估计为运动矢量。可使用固定大小的运动块或使用根据分级可变大小块匹配(HVSBM，hierarchical variablesize block matching)算法的具有可变大小的运动块来执行运动估计。运动估计单元250将作为运动估计的结果获得的诸如运动矢量、运动块的模式、参考帧号码等运动数据提供给熵编码单元240。
运动补偿单元260使用由运动估计单元250计算的运动矢量和参考帧来执行运动补偿，并产生用于当前帧的帧间预测的图像。
减法器250通过从当前输入的帧信号减去由选择单元280选择的信号来产生剩余帧。
空间变换单元220对由减法器205产生的剩余帧执行空间变换。DCT(离散余弦变换)、小波变换等可被用作空间变换方法。作为空间变换的结果获得变换系数。在DCT用作空间变换方法的情况下，DCT系数被获得，在使用小波变换方法的情况下，小波系数被获得。
量化单元230通过量化由空间变换单元220获得的变换系数来产生量化系数。量化指的是通过以预定的间隔划分变换系数来用离散值代表以实数表示的变换系数。这样的量化方法可以是标量量化、矢量量化等。通过以来自量化表的相应的值划分变换系数并将余值四舍五入为最接近的整数来执行标量量化方法。
在小波变换用作空间变换方法的情况下，主要将嵌入式量化方法用作量化方法。该嵌入式量化方法通过将阈值改变(为1/2)来优先对超出阈值的变换系数的成分进行编码来执行使用空间冗余的高效量化。所述嵌入式量化方法可以是嵌入式零树小波编码算法(EZW)、多级树集合分裂(SPIHT)、或嵌入式零块编码(EZBC)。
如上所述的熵编码之前的编码处理被称为有损编码。
熵编码单元240执行量化系数和由运动估计单元250提供的运动信息的无损编码，并产生输出的比特流。算术编码或可变长度编码可用作无损编码方法。
图9是示出根据本发明实施例产生的比特流50的结构的示例的示图。在H.264中，比特流以宏块条(slice)为单位进行编码。比特流50包括宏块条头60和宏块条数据70，宏块条数据70包括多个宏块(MB)71到74。宏块数据，例如，宏块73包括mb_type字段80、mb_pred字段85和纹理数据字段90。
在mb_type字段80中，记录指示宏块的类型的值。即，该字段指示当前宏块是帧内宏块、帧间宏块还是帧内BL宏块。
在mb_pred字段85中，记录根据宏块的类型的详细的预测模式。在帧内宏块的情况下，记录选择的帧内预测模式，在帧间宏块的情况下，记录通过宏块分割的参考帧号码和运动矢量。
在纹理数据字段90中，记录编码的剩余帧，即，纹理数据。
参照图8，加强层编码器200还包括反量化单元271、反空间变换单元272和加法器215，它们被用于通过反相解码来恢复有损编码的帧。
反量化单元271对通过量化单元230量化的系数进行反量化。反量化处理是量化处理的逆过程。反空间变换单元272对反量化的结果执行反空间变换，并将反变换的结果提供给加法器215。
加法器215通过将从反空间变换单元272提供的信号加到由选择单元280选择并存储在帧缓冲器(未示出)中的预测信号来恢复视频帧。由加法器215恢复的视频帧被提供给去块滤波器290，恢复的视频帧的邻近块的图像被提供给帧内预测单元270。
滤波器强度确定单元291根据参照图3和图7解释的滤波器强度确定方法对于宏块边界和一个宏块中的块(例如，4×4块)边界确定滤波器强度。如图10所示，在亮度分量的情况下，宏块具有16×16像素的大小，如图11所示，在色度分量的情况下，宏块具有8×8像素的大小。在图10和图11中，“Bs”被标记在属于一个宏块的块的边界上。然而，“Bs”没有被标记在所述宏块的右边界线和下边界线上。如果没有宏块存在于当前宏块的右边或下边，则用于相应部分的去块滤波器是不必要的，而如果有宏块存在于当前宏块的右边或下边，则所述边界线的滤波器强度在相应宏块的去块滤波处理期间被确定。
在图12中示出对于如图10所示的亮度分量宏块的几条边界线进行滤波器强度确定的示例。参照图12，当前宏块和左宏块是帧内BL宏块，上宏块是帧间宏块(或帧内宏块)。
基于图3的实施例，宏块中所有4×4块边界线的滤波器强度可被设置为“B”，当前宏块和左帧内宏块之间的边界线(即，当前宏块的左边界线)的滤波器强度可被设置为“A”。此外，当前宏块的上边界的滤波器强度可被设置为“4”。
基于图7的实施例，当前宏块的所有上边界线的滤波器强度可被设置为“C”，不同于图12中标记的滤波器强度。
去块滤波器290根据由滤波器强度确定单元291确定的滤波器强度对于各个边界线执行去块滤波。参照图4和图5，在垂直边界或水平边界的两边，四个像素被指示。滤波操作可最多影响边界的每一侧的三个像素，即，{p2，p1，p0，q0，q1，q2}。这是考虑滤波器强度Bs、邻近块的量化参数QP等参数而确定的。
然而，在去块滤波中，区别存在于图像中的实际边缘与由于量化DCT系数产生的边缘是非常重要的。为了保持图像的特性，实际边缘应该被尽可能地保留而不被滤除，但是人为边缘应该被滤除以不被察觉。因此，只有当式子(1)的所有条件都满足时才执行滤波。
Bs≠0，|p0-q0|＜α，|p1-p0|＜β，|q1-q0|＜β......(1)
这里，α和β是根据量化参数、FilterOffsetA、FilterOffsetB等确定的阈值。
如果Bs为“1”、“2”或“3”，并且4抽头滤波器被应用于输入p1、p0、q0和q1，滤波的输出将是P0(其为滤除p0的结果)和Q0(其为滤除q0的结果)。关于亮度分量，如果|p2-p0|＜β，则4抽头滤波器被应用于输入q2、q1、q0和p0，滤波的输出是Q1(其为滤除q1的结果)。
同时，如果Bs是“4”，则3抽头滤波器、4抽头滤波器或5抽头滤波器被应用于输入，并且可基于阈值α和β以及8个实际的像素输出P0、P1和P2(其为滤除p0、p1、p2的结果)和Q0、Q1和Q2(其为滤除q0、q1、q2的结果)。
更多关于去块滤波处理的详细的信息公开于“Draft ITU-TRecommendation and Final Draft International Standard of Joint VideoSpecification(ITU-T Rec.H.264|ISO/IEC 14496-10 AVC)，Pattaya，Thailand，7-14 March，2003.”
参照图8，通过去块滤波器290滤波生成的帧D1被提供给运动估计单元250以用于其它输入帧的帧间预测。此外，如果存在当前加强层之上的加强层，则帧D1可被提供作为当对上层加强层执行帧内BL模式的预测时的参考帧。
然而，仅在闭环类型视频编码器的情况下，去块滤波器的输出D1才被输入到运动估计单元250。在诸如基于MCTF(运动补偿时间滤波)的视频编码器的开环类型编码器的情况下，原始帧被用作帧间预测期间的参考帧，因此不需要将去块滤波器的输出再次输入到运动估计单元250。
基层编码器100可包括空间变换单元120、量化单元130、熵编码单元140、运动估计单元150、运动补偿单元160、帧内预测单元170、选择单元180、反量化单元171、反空间变换单元172、下采样器105、上采样器195和去块滤波器190。
下采样器105对原始的输入帧执行下采样以达到基层的分辨率，上采样器195对去块滤波器190的滤波的输出执行上采样并将上采样的结果提供给加强层的选择单元280。
由于基层编码器100不能使用下层的信息，所以选择单元180选择帧内预测的信号和帧间预测的信号中的一个，并且去块滤波器190以与传统的H.264相同的方式决定滤波器强度。
由于其它组成部件的操作与存在于加强层编码器200中的组成部件的操作是相同的，所以将省略对其的详细解释。
图13是示出根据本发明实施例的视频解码器3000的结构的方框图。视频解码器3000包括加强层解码器600和基层解码器500。
首先，将解释加强层解码器600的结构。与熵编码单元相反，熵解码单元610执行输入的加强层比特流的无损解码，并提取宏块类型信息(即，指示宏块的类型的信息)、帧内预测模式、运动信息、纹理数据、和其它信息。
所述比特流可被构造为图9所示的示例。这里，通过mb_type字段80得知宏块的类型；通过mb_pred字段85得知详细的帧内预测模式和运动信息；通过读取纹理数据字段90得知纹理数据。
熵解码单元610将纹理数据提供给反量化单元620，将帧内预测模式提供给帧内预测单元640，将运动信息提供给运动补偿单元650。此外，熵解码单元610将当前宏块的类型信息提供给滤波器强度确定单元691。
反量化单元620反量化从熵解码单元610传递的纹理信息。这时候，使用与用于视频编码器方的量化表相同的量化表。
然后，反空间变换单元630对反量化的结果执行反空间变换。该反空间变换与在视频编码器中执行的空间变换对应。即，如果在编码器中执行DCT变换，则在视频解码器中执行反DCT，如果在视频编码器中执行小波变换，则在视频解码器中执行反小波变换。作为反空间变换的结果，剩余帧被恢复。
帧内预测单元640根据从熵解码单元610传递的帧内预测模式，从自加法器615输出的恢复的邻近帧内块产生用于当前帧内块的预测的块，以将产生的预测的块提供给选择单元660。
同时，运动补偿单元650使用从熵解码单元610提供的运动信息和从去块滤波器690提供的参考帧来执行运动补偿。作为运动补偿的结果产生的预测帧被提供给选择单元660。
此外，选择单元660在从上采样器595传递的信号、从运动补偿单元650传递的信号和从帧内预测单元640传递的信号中选择一个，并将选择的信号传递到加法器615。这时候，选择单元660识别从熵解码单元610提供的当前宏块的类型信息，并根据当前宏块的类型在三种信号中选择相应的信号。
加法器615将从反空间变换单元630输出的信号加到由选择单元660选择的信号，以恢复加强层的视频帧。
滤波器强度确定单元691根据如参照图3和图7解释的滤波器强度确定方法来对于宏块边界和一个宏块中的块边界确定滤波器强度。在这种情况下，为了执行滤波，应该知道如图12所示的宏块的类型，关于宏块的类型的信息被从熵解码单元610提供。
如上所述，通过去块滤波器690滤波生成的帧D3被提供给运动补偿单元650，以产生用于其它输入帧的帧间预测帧。此外，如果存在当前加强层之上的加强层，则帧D3可被提供作为当对上层加强层执行帧内BL模式的预测时的参考帧。
基层解码器500的结构与加强层解码器的结构类似。然而，由于基层解码器500不能使用下层的信息，所以选择单元560选择帧内预测的信号和帧间预测的信号中的一个，并且去块滤波器590以与传统的H.264算法相同的方式确定滤波器强度。此外，上采样器595对通过去块滤波器590滤波的结果执行上采样，并将上采样的信号提供给加强层的选择单元660。
由于其它组成部件的操作与加强层解码器600的组成部件的操作是相同的，所以将省略对它们的详细解释。
如上所述，视频编码器或视频解码器包括两层，即，基层和加强层是举例说明。然而，这只是作为示例，本领域的技术人员将清楚，具有三层或更多层的视频编码器可被实现。
到目前为止，图8和图13的各个组成部件指的是诸如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)的软件或硬件。然而，各个组成部件可被构建为驻留在可寻址的存储介质中或可运行一个或多个处理器。在各个组成部件中提供的功能可被进一步分为详细的组成部件或被结合成一个组成部件，所有其中的部件执行特定的功能。
图14a到图16b示出与现有技术相比本发明实施例的实验结果。这里，“ISO/IEC 21000 Scalable Video Coding，N6716，Palma，Oct.2004”的SVM 3.0被用作现有技术。
图14a是示出根据人群序列中比特率的变化的亮度分量PSNR(即，Y-PSNR)的图表，图14b是示出根据海港序列中比特率的变化的亮度分量PSNR(即，Y-PSNR)的图表。在人群序列中，可确认图像质量被明显提高大约0.1至0.2db。同时，在海港序列中，图像质量提高是不明显的。然而，就一切情况而论，没有发生图像质量恶化。因此，根据本发明实施例的方法对于快速运动序列具有明显的影响，但是对于慢速运动序列或具有较强时间相关性的序列具有相对微小的影响。可认为这是因为本发明的实施例改进了在使用帧内BL宏块的情况下的性能，而在慢速运动序列或具有较强时间相关性的序列的情况下，帧内BL宏块的数量是较少的。
图15a和图15b是示出对于CIF@1024kpbs的足球序列和对于4CIF@3000kbps的人群序列的本发明实施例优于现有技术的性能改进。如图15a中所示，平均的PSNR提高并不显著，但是确认在一些帧中PSNR值被提高了最多0.7db。此外，在人群序列中，可确认几帧的PSNR值被提高了最多0.17db。根据本发明的实施例，在具有快速运动的帧中，图像质量被显著提高，而根据现有技术，在具有快速运动的帧中，图像质量严重恶化。
图16a和图16b是分别示出通过现有技术恢复的足球序列中的一帧以及根据本发明实施例恢复的图16a的一帧的示图。这里，使用CIF@1024kbps的足球序列。如图16a和图16b所示，根据本发明实施例的方法减轻了在去块处理期间产生的过度平滑的效果，因此，该方法与现有技术中的方法相比能够较好地保持图像细节。
根据本发明的实施例，在多层视频编码器/解码器中，去块滤波器强度可根据将对其应用去块滤波器的某块是否是帧内BL模式块被正确地设置。
此外，通过设置正确的去块滤波器强度(如上)，可提高恢复的视频的图像质量。
为了示例的目的，已描述了本发明的实施例，本领域的技术人员将理解：在不脱离如权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换是可行的。

Claims (20)

1、一种确定用于包括多个块的帧的去块滤波器强度的方法，该方法包括：
(a)选择将对其执行去块滤波的当前块和邻近块；
(b)判断当前块和邻近块是否已按照帧内BL模式进行编码；以及
(c)如果当前块和邻近块的至少一个按照不同于帧内BL模式的模式进行编码，则对于当前块和邻近块之间的边界，确定特定的滤波器强度作为去块滤波器强度；以及如果当前块和邻近块两者都已经按照帧内BL模式进行编码，则对于所述边界，确定低于所述特定的滤波器强度的滤波器强度作为去块滤波器强度。
2、一种执行包括多个块的帧的去块滤波的方法，该方法包括：
(a)从多个块中选择将对其执行去块滤波的当前块和邻近块；
(b)判断当前块和邻近块是否已按照帧内BL模式进行编码；
(c1)如果当前块和邻近块的至少一个按照不同于帧内BL模式的模式进行编码，则对于当前块和邻近块之间的边界，确定特定的滤波器强度作为去块滤波器强度；
(c2)如果当前块和邻近块两者都已经按照帧内BL模式进行编码，则对于所述边界，确定低于所述特定的滤波器强度的滤波器强度作为去块滤波器强度；以及
(d)根据去块滤波器强度对于当前块和邻近块之间的边界执行去块滤波。
3、如权利要求2所述的方法，其中(c1)还包括步骤：
(c11)如果当前块和邻近块两者都按照不同于帧内BL模式的模式进行编码，则对于当前块和邻近块之间的边界，确定另一特定的滤波器强度作为去块滤波器强度；以及
(c12)如果当前块和邻近块之一已经按照帧内BL模式进行编码，则对于所述边界，确定低于所述另一特定的滤波器强度的滤波器强度作为去块滤波器强度。
4、如权利要求2所述的方法，其中，多个块中的每一块具有4×4像素的大小。
5、如权利要求2所述的方法，其中，(c1)和(c2)中确定的滤波器强度根据块边界是否与宏块边界一致被分为不同大小的滤波器强度，如果块边界与宏块边界一致，则对于块边界，确定较高的滤波器强度。
6、如权利要求2所述的方法，其中，如果所述边界与宏块边界一致，则在(c1)中确定的滤波器强度是“4”，在(c2)中确定的滤波器强度是“1”。
7、如权利要求2所述的方法，其中，如果所述边界与宏块边界不一致，则在(c1)中确定的滤波器强度是“3”，在(c2)中确定的滤波器强度是“1”。
8、如权利要求2所述的方法，其中，所述边界是当前块和邻近块之间的水平边界或垂直边界中的至少一个。
9、一种使用去块滤波的基于多层的视频编码方法，该方法包括：
(a)对输入的视频帧进行编码；
(b)对编码的帧进行解码；
(c1)从组成解码的帧的多个块中选择将对其执行去块滤波的当前块和邻近块；
(c2)判断当前块和邻近块是否已按照帧内BL模式进行编码；
(c31)如果当前块和邻近块的至少一个按照不同于帧内BL模式的模式进行编码，则对于当前块和邻近块之间的边界，确定特定的滤波器强度作为去块滤波器强度；
(c32)如果当前块和邻近块两者都已经按照帧内BL模式进行编码，则对于所述边界，确定低于所述特定的滤波器强度的滤波器强度作为去块滤波器强度；以及
(d)根据确定的去块滤波器强度，对于所述当前块和邻近块之间的边界执行去块滤波。
10、如权利要求9所述的视频编码方法，其中，执行去块滤波的结果被提供以对于后来的输入帧执行帧间预测。
11、如权利要求9所述的视频编码方法，其中，执行去块滤波的结果被提供以用于对当前层的上层执行根据帧内BL模式的预测。
12、如权利要求9所述的方法，其中，如果所述边界与宏块边界一致，则在(c31)中确定的滤波器强度是“4”，在(c32)中确定的滤波器强度是“1”。
13、如权利要求9所述的方法，其中，如果所述边界与宏块边界不一致，则在(c31)中确定的滤波器强度是“3”，在(c32)中确定的滤波器强度是“1”。
14、一种使用去块滤波的基于多层的视频解码方法，该方法包括：
(a)从输入的比特流恢复视频帧；
(b1)从组成恢复的帧的多个块中选择将对其执行去块滤波的当前块和邻近块；
(b2)判断当前块和邻近块是否已按照帧内BL模式进行编码；
(b31)如果当前块和邻近块的至少一个按照不同于帧内BL模式的模式进行编码，则对于当前块和邻近块之间的边界，确定特定的滤波器强度作为去块滤波器强度；
(b32)如果当前块和邻近块两者都已经按照帧内BL模式进行编码，则对于所述边界，确定低于所述特定的滤波器强度的滤波器强度作为去块滤波器强度；以及
(c)根据确定的去块滤波器强度，对于所述当前块和邻近块之间的边界执行去块滤波。
15、如权利要求14所述的视频解码方法，其中，执行去块滤波的结果被提供以用于对于后来的输入帧执行运动补偿。
16、如权利要求14所述的视频解码方法，其中，执行去块滤波的结果被提供以用于恢复按照帧内BL模式编码的当前层的上层的宏块。
17、如权利要求14所述的方法，其中，如果所述边界与宏块边界一致，则在(b31)中确定的滤波器强度是“4”，在(b32)中确定的滤波器强度是“1”。
18、如权利要求14所述的方法，其中，如果所述边界与宏块边界不一致，则在(b31)中确定的滤波器强度是“3”，在(b32)中确定的滤波器强度是“1”。
19、一种使用去块滤波的基于多层的视频编码器，该视频编码器包括：
用于对输入的视频帧进行编码的装置；
用于对编码的帧进行解码的装置；
用于从组成解码的帧的多个块中选择将对其执行去块滤波的当前块和邻近块；判断当前块和邻近块是否已按照帧内BL模式进行编码；如果当前块和邻近块的至少一个按照不同于帧内BL模式的模式进行编码，则对于当前块和邻近块之间的边界，确定特定的滤波器强度作为去块滤波器强度；如果当前块和邻近块两者都已经按照帧内BL模式进行编码，则对于所述边界，确定低于所述特定的滤波器强度的滤波器强度作为去块滤波器强度的装置；以及
用于根据确定的去块滤波器强度，对于所述当前块和邻近块之间的边界，执行去块滤波的装置。
20、一种使用去块滤波的基于多层的视频解码器，该视频解码器包括：
用于从输入的比特流恢复视频帧的装置；
用于从组成恢复的帧的多个块中选择将对其执行去块滤波的当前块和邻近块；判断当前块和邻近块是否已按照帧内BL模式进行编码；如果当前块和邻近块的至少一个按照不同于帧内BL模式的模式进行编码，则对于当前块和邻近块之间的边界，确定特定的滤波器强度作为去块滤波器强度；如果当前块和邻近块两者都已经按照帧内BL模式进行编码，则对于所述边界，确定低于所述特定的滤波器强度的滤波器强度作为去块滤波器强度的装置；以及
用于根据确定的去块滤波器强度，对于所述当前块和邻近块之间的边界执行去块滤波的装置。
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