CN101677404A - 预测增强空间层帧的丢失或受损块的方法和与之相适应的svc解码器 - Google Patents

预测增强空间层帧的丢失或受损块的方法和与之相适应的svc解码器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于预测增强空间层帧(E5)的丢失或受损块的方法，包括如下步骤：借助来自与所述增强空间层帧(E5)相对应的较低空间层帧(B5)的参考信息，来确定增强空间层中的辅助帧(E3)；借助所述辅助帧(E3)来生成信息减少的块；以及借助该信息减少的块来预测丢失或受损块。可以独立于任意较低空间层参考帧对相应的较低空间层帧的参考信息进行解码，并且辅助增强空间层帧已经解码的。因此，降低了计算量。通过生成信息减少的块，使预测变得更加平滑，从而令用户观看的画面更加柔和，因此减少了画面的棱角。本发明还涉及与上述方法相适应的SVC解码器。

Description

预测增强空间层帧的丢失或受损块的方法和与之相适应的SVC解码器
技术领域
本发明涉及对增强空间层帧的丢失或受损块的预测。
背景技术
可伸缩视频编码(SVC)是在一个单独的视频流中提供具有不同质量的相同内容的方法。质量的不同可能与时间分辨率、空间分辨率或信噪比分辨率有关。
在空间可伸缩视频编码中，视频图像帧被编码在一个空间基本层和一个或多个增强空间层中。基本层提供视频帧的低分辨率版本，增强空间层承载相同内容的较高分辨率版本。
如果某块丢失或受损，预测所需的运动信息和/或残差信息也会丢失或受损。
可以通过按比例放大来自相应的较低空间层帧的对齐块的残差，来近似增强空间层帧的丢失或受损块的残差信息。
类似地，也可以通过按比例放大来自相应的较低空间层帧的对齐块的预测，来近似丢失或受损的增强层块的预测。
然而，如果设备总体上能够接收和解码特定的增强空间层帧，那么将不会对比所述特定增强空间层帧低的层中的帧。因此，一旦数据丢失，首先需要确定相应的较低空间层帧的预测。如果相应的较低空间层帧是帧内预测，那么该方法行之有效。但是，如果相应的较低空间层帧是借助参考帧而进行帧间预测的，而该参考帧自身也是借助另一个(可能也是帧间预测得到的)考帧进行帧间预测的，那么对上述相应的较低空间层帧进行解码将会是耗时的。
在本领域中，目前正在努力提高对丢失或受损的增强空间层块的预测。
发明内容
本发明致力于此，并提出了一种用于预测增强空间层帧的丢失或受损块的方法，其中所述方法包括权利要求1的特征。
所述方法包括以下步骤：借助与所述增强空间层帧相对应的较低空间层帧的参考信息，在增强空间层中确定一辅助帧，借助所述辅助帧生成信息减少的块，以及借助该信息减少的块来预测丢失或受损块。
可以独立于任意较低空间层参考帧对相应的较低空间层帧的参考信息进行解码，并且辅助增强空间层帧是已经解码的。因此，降低了计算量。通过生成信息减少的块，使预测变得更加平滑，从而令用户观看的画面更加柔和，因此减少了画面的棱角。
在一实施例中，该方法进一步包括：通过借助所述辅助帧来生成信息减少的帧，以及通过借助来自与所述丢失或损坏块相对应的所述较低空间层帧的较低层块的运动信息，来确定信息减少的块。
所述方法的实施例可以进一步包括：通过将辅助帧按比例缩小至所述较低空间层，来生成信息减少的帧。
并且，所述实施例可以进一步包括：将信息减少的块与所述相应的较低层块的残差信息合并在一起，将该合并按比例放大至所述增强空间层，以及借助该按比例放大的合并来隐藏丢失或受损块。
在另一个实施例中，该方法进一步包括：将所述运动信息按比例放大至增强空间层，借助所述按比例放大的运动信息来确定所述辅助帧中的辅助块，以及除去所述辅助块中的细节信息，同时保持增强空间分辨率。
在又一个实施例中，该方法可以进一步包括：通过从辅助帧中除去细节信息而以增强空间分辨率生成信息减少的块，并且确定信息减少的块中包括将所述运动信息按比例放大至增强空间层。
另一实施例和/或再一实施例可以包括：将所述相应较低层块的残差按比例放大至所述增强空间层，将信息减少的块与按比例放大的残差合并，以及用合并结果隐藏丢失或受损块。
本发明进一步提出了一种适用于预测增强空间层帧的丢失或受损块的SVC解码器，所述SVC解码器包括权利要求8的特征。
即，所述SVC解码器包括：借助来自与所述增强空间层帧相应的较低空间层帧的参考信息来确定增强空间层中的辅助帧的装置；块产生器，用于借助所述辅助增强帧来生成信息减少的块；以及借助信息减少的块来预测丢失或受损块的装置。
所述SVC解码器可以被实施为进一步包括：借助所述辅助帧来生成信息减少的帧的装置；以及用于借助来自与所述丢失或受损块相对应的所述较低空间层帧的较低层块的运动信息来确定所述信息减少的帧中的信息减少的块的装置。
在另一个SVC解码器的实施例中，生成装置适于将所述辅助帧按比例缩小至所述较低空间层。
SVC解码器可以进一步包括：用于将辅助块与所述较低层块的残差合并在一起的装置；以及按比例放大装置，用于将来自较低空间层的合并结果按比例放大至增强空间层，其中SVC解码器适于借助按比例放大的合并结果来隐藏丢失或受损块。
或者，SVC解码器可以进一步包括：用于将所述运动信息按比例放大至增强空间层的装置；用于通过借助所述按比例放大的运动信息来确定所述辅助帧中的辅助块的装置；以及滤波器，用于除去所述辅助块中的细节信息。
可选地，SVC解码器可以进一步包括：用于将所述运动信息按比例放大至增强空间层的装置；滤波器，用于除去所述辅助块中的细节信息；以及用于通过借助所述按比例放大的运动信息来确定所述经滤波的辅助帧中的信息减少的块的装置。
为使SVC解码器适于隐藏丢失或受损块，它可以进一步包括：用于将较低空间层的残差按比例放大至所述增强空间层的装置；用于将按比例放大的残差与信息减少的块进行合并的装置，其中SVC解码器适于通过借助合并结果来隐藏丢失或受损块。
如果所述较低空间层帧是参考另一个较低空间层的帧间预测帧的帧间预测帧，那么所提出的方法和/或所提出的SVC解码器将会特别有效。
附图说明
附图示出本发明的示例性实施例，并且在以下的描述中更详细地对本发明的示例性实施例进行了阐述。
附图中：
图1示出了具有两个空间层的示例性SVC编码结构中的差错隐藏的第一示例性实施例，
图2示出了具有两个空间层的示例性SVC编码结构中的差错隐藏的第二示例性实施例，
图3示出了具有两个空间层的示例性SVC编码结构中的差错隐藏的第三示例性实施例，
图4示出了借助帧内预测的较低空间层帧进行差错隐藏的具体框架，
图5示出了借助帧间预测的较低空间层帧进行差错隐藏的具体框架，以及
图6示出了增强空间层差错隐藏的示例性流程图。
具体实施方式
图1描述了具有差错隐藏的第一个示例性SVC编码结构。该图示出了包括图像帧E1、E2、E3、E4和E5的增强层EL，以及包括图像帧B1、B3和B5的较低层LL。
增强层EL在空间和时间上均被增强。也就是说，帧E1、E3和E5包含与帧B1、B3和B5一样的内容，但是具有由帧中包含的四边形数量的表示的更高的空间分辨率。此外，由于增强层EL包含帧E2和E4而较低层没有包含相应的较低层帧，所以增强层EL为相同内容提供更高的时间分辨率。
假设图像E5丢失或受损(如虚线所示)，图像E5可以由图像E5按比例放大的版本所替代。如果帧B5是帧内预测的，那么重建操作将是快速、可行的。
然而，如果图像B5是借助图像B3进行帧间预测的，那么重建图像B5需要首先对图像B3进行解码。
可以不对帧B3进行解码，而将包含与B3相同内容的、具有较高空间分辨率且已经解码的帧E3按比例缩小FDS，产生帧B3的近似B3’。所述近似B3’可以随后被用作参考帧，与帧B5的运动信息一起用于生成与帧B5近似的另一近似B5’。
将所述另一近似B5’按比例放大FUS，产生又一近似E5’，所述又一近似E5’近似于帧E5。随后可以例如通过用又一近似E5’来替换帧E5，来用又一近似E5’的块隐藏帧E5的丢失或受损块。
如图2所示，也可以通过按比例放大运动信息MIUS和按比例放大残差信息RIUS来生成近似E5’。按比例放大的运动信息被用于确定帧E3中的参考块。随后，对所述包含在帧E3中的参考块进行运动补偿MC，并进一步对其进行滤波IF以除去细节信息。
如果整个增强层帧E5都丢失了，可以借助按比例放大的运动信息MIUS和帧E3来确定近似预测P5’。
近似预测P5’随后经信息滤波IF，生成经滤波的预测P5”。借助按比例放大的残差信息和经滤波的预测P5”，确定丢失帧E5的隐藏E5’。
或者，如图3所示，首先对帧E3中的信息进行滤波IF，产生经滤波的帧E3’。随后，执行借助按比例放大的运动信息进行的运动补偿，产生经滤波的预测P5”。
图4描述了借助于帧内预测的较低空间层帧进行差错隐藏的示例性框架。
增强层流ELS被熵解码器ED接收并进行熵解码。在逆转换模块ITIQ中对熵解码后的输出进行逆变换和逆量化。模块ITIQ的输出是增强层残差，所述增强层残差与帧内预测模块IP输出的帧内预测进行了合并。或者，将模块ITIQ输出的增强残差与层间帧内预测块(即上采样的较低层块)进行合并。
用解块滤波器DF对所述合并的结果进行滤波。通常，操作不受干扰，解块滤波器DF的结果作为经解码的增强层帧ELF予以输出。
一旦base_mode_flag等于1的增强层块出现任何损伤，较低层解码电路就开始起作用。至于增强层流ELS，接收BLS较低层流并对其熵解码ED。对熵解码输出进行逆变换和逆量化ITIQ。之后，将其与由帧内预测模块IP输出的较低层帧内预测进行合并。对合并进行滤波DF。滤波结果被按比例放大MUS，并且将按比例放大的结果用于代替丢失或受损的增强层块。
按比例放大的结果作为增强层帧ELF的一部分输出。并且，被用于另一增强层块的帧内预测。
图5描述了借助帧间预测的较低空间层帧进行差错隐藏的示例性框架。
如图4中所示，接收来自增强层流ELS的经编码的帧间预测块，并进行熵解码ED、逆变换和逆量化ITIQ。将所得结果与运动补偿模块MC输出的运动补偿块进行合并。
运动补偿模块MC访问增强层帧缓冲器EFB，该缓冲器中包含在先帧，或已经解码的增强层帧，或生成的增强层帧的近似。
在差错隐藏的情况下，在模块FDS中对来自缓冲器EFB的帧按比例缩小，并将其用于较低层中的运动补偿MC。
随后，将按比例缩小并经运动补偿的帧与较低层的残差信息进行合并，并且在解块滤波器DF中对合并结果进行解块。之后，将该结果提供给较低层帧缓冲器BFB，与丢失或受损的增强层块相对应的较低层块近似是从该缓冲器中获取的。在块或帧按比例放大模块FUS中，将较低层块近似按比例放大至增强空间层。然后，将按比例放大的较低层块近似作为经解码的增强层帧ELF的一部分予以输出。按比例放大的较低层块近似进一步被存储在增强较低帧缓冲器EFB中，并且如果块参考丢失或受损的增强层块，则可以从缓冲器中取回该近似。
图6描述了增强空间层差错隐藏的示例性流程图。
在第一判定步骤DECl中，判定在增强层视频比特流中接收的块是否可以被解码。如果是，在步骤DR中对其进行解码和呈现，随后将其传递给增强层帧缓冲器EFB并从增强层帧缓冲器EFB输出。
如果接收的块不能被解码，那么在第二判定步骤DEC2中，判定相应的较低层帧中的对齐块是否是帧内预测的。如果是，在步骤MUS中将所述较低层块上采样至增强层，并将其传递给增强层帧缓冲器EFB。
如果对齐的较低层块是帧间预测的，那么在第三判定步骤DEC3中，判定较低层参考图像的块是否是帧间预测的，所述参考图像的块在对对齐的较低层块进行帧间预测时被用作参考。如果是，通过对被用作参考的较低层块进行运动补偿，并把经运动补偿的被作为参考的块与对齐的较低层块的残差进行合并，来重建所述经配置的较低层的块。在步骤MUS中将结果上采样至增强层，并将其传递给增强层帧缓冲器EFB。
如果被作为参考的较低层块也是帧间预测的，那么在步骤FDS中将与较低层参考图像相对应的增强层图像下采样至较低层。然后，使用与帧间预测的较低层参考块对齐的下采样增强层图像的块而不是所述被作为参考的较低层块，通过借助运动补偿来重建对齐的较低层块，并与对齐的较低层块的残差进行合并。再一次地，在步骤MUS中将结果上采样至增强层，并将其传递给增强层帧缓冲器EFB。
可以不将所述相应增强层图像下采样至较低层，而将运动信息和对齐的较低层块的残差上采样至增强层。然后，可以借助经上采样的运动信息、经上采样的残差、并且借助与帧间预测的较低层参考块对齐的相应增强层图像的块，来生成无法解码的接收块的近似。首先对所述相应增强层图像的所述块进行运动补偿，随后进行滤波。或者，首先对所述相应增强层图像的所述块进行滤波，随后进行运动补偿。滤波被实现为：通过采用对应于由下采样令信息减少的方式，来去除细节信息，从而对块进行平滑。
增强空间层和较低空间层不必彼此相邻。就是说，可以有一个或多个中间空间层在两者之间，其中所述中间空间层的空间分辨率高于较低层的空间分辨率但低于增强层的空间分辨率。

Claims (15)

1.一种用于预测增强空间层帧(E5)的丢失或受损块的方法，所述方法包括如下步骤：
使用来自与所述增强空间层帧相对应的较低空间层帧(B5)的参考信息，来确定增强空间层(EL)中的参考帧(E3)，
使用所确定的参考帧(E3)来生成平滑参考块，其中，所述平滑参考块是通过除去细节信息来进行平滑的，
将所述较低空间层帧(B5)的较低层块的残差按比例放大至所述增强空间层，所述较低空间层帧(B5)的较低层块与所述丢失或受损块相对应，以及
使用平滑参考块和按比例放大的残差，来隐藏丢失或受损块。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
使用参考帧(E3)，来生成平滑参考帧(B3’，E3’)，以及
使用来自所述相应较低层块的运动信息，来确定平滑参考帧(B3’，E3’)内的平滑参考块。
3.如权利要求2所述的方法，其中
生成平滑参考帧(B3’)包括按比例缩小参考帧(E3)。
4.如权利要求3所述的方法，其中
在按比例放大之前，将所述相应较低层块的所述残差与平滑参考块进行合并，并且
所述平滑参考块是与所述相应较低层块的所述残差一起按比例放大的。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
将来自所述相应较低层块的运动信息按比例放大(MIUS)至增强空间层，
使用所述按比例放大的运动信息，来确定(MC)在所述参考帧中的未平滑参考块，以及
除去所述未平滑参考块中的细节信息(IF)，同时保持增强空间分辨率，以生成所述平滑参考块。
6.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
将所述运动信息按比例放大(MIUS)至增强空间层，其中
通过除去参考帧(E3)中的细节信息(IF)，以增强空间分辨率生成平滑参考帧(E3’)，以及
用来自所述相应较低层块的按比例放大的运动信息，来确定平滑参考帧(B3’，E3’)内的平滑参考块。
7.如权利要求5或6所述的方法，进一步包括：
将平滑参考块与按比例放大的残差相合并，以及
用合并结果隐藏丢失或受损块。
8.一种适用于预测增强空间层帧(E5)的丢失或受损块的SVC解码器，所述SVC解码器包括：
使用来自与所述增强空间层帧(E5)相对应的较低空间层帧(B5)的参考信息，来确定增强空间层(EL)中的参考帧(E3)的装置，
块产生器，适于使用所述参考帧(E5)来生成平滑参考块，其中，所述平滑参考块是通过除去细节信息来进行平滑的，
将所述较低空间层帧(B5)的较低层的块的残差按比例放大至所述增强空间层的装置，所述较低空间层帧(B5)的较低层块与所述丢失或受损块相对应，以及
使用平滑参考块和按比例放大的残差来隐藏丢失或受损块的装置。
9.如权利要求8所述的SVC解码器，进一步包括：
使用参考帧来生成平滑参考帧(B3’，E3’)的装置，以及
使用来自所述相应较低层块的运动信息来确定所述平滑参考帧(B3’，E3’)内的平滑参考块的装置。
10.如权利要求9所述的SVC解码器，其中
生成装置适于将所述参考帧(E3)按比例缩小(FDS)至所述较低空间层(LL)。
11.如权利要求10所述的SVC解码器，进一步包括：
在按比例放大残差之前，将平滑参考块与所述较低层块的所述残差合并在一起的装置，其中
所述按比例放大装置适于将平滑参考块与来自较低空间层(LL)的所述相应较低层块的所述残差一起按比例放大(FUS)至增强空间层(EL)。
12.如权利要求9所述的SVC解码器，进一步包括：
将来自所述相应较低层块的运动信息按比例放大(MIUS)至增强空间层的装置，
使用所述按比例放大的运动信息来确定(MC)在所述参考帧(E3)中的未平滑参考块的装置，以及
滤波器，用于除去所述未平滑参考块中的细节信息(IF)，同时保持增强空间分辨率，以生成所述平滑参考块。
13.如权利要求9所述的SVC解码器，进一步包括：
将所述运动信息按比例放大(MIUS)至增强空间层的装置，
滤波器，用于通过除去所述参考帧(E3)中的细节信息(IF)同时保持增强空间分辨率，来平滑所述参考帧(E3)，以及
使用所述按比例放大的运动信息来确定所述平滑参考帧(E3’)内信息减少的块的装置。
14.如权利要求12或13所述的SVC解码器，进一步包括：
将平滑参考块与按比例放大的残差进行合并的装置，其中
SVC解码器适于借助合并结果来隐藏丢失或受损块。
15.如权利要求8-14之一所述的SVC解码器或者如权利要求1-7之一所述的方法，其中，所述较低空间层帧(B5)是参考另一较低空间层的帧间预测帧(B3)的帧间预测帧。
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