CN102098501A - 一种视频图像去块效应的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种视频图像去块效应的方法，计算当前块的块参数；根据块参数判定当前块的块边界具有块效应；判断当前行的块边界是否处于平坦非静止区域，如果是，则进行强滤波，反之，进行弱滤波。本发明还提出了一种视频图像去块效应的装置，通过该装置，可以有效的去除图像的块效应，且不依赖于视频图像的解码器的信息，具有通用性。

Description

一种视频图像去块效应的方法和装置

技术领域

本发明属于图像信息处理领域，特别涉及一种视频图像去块效应的方法和装置。

背景技术

随着视频应用的推广，视频的画面效果也越来越受到关注。分块变换编码是H263、H264、MPEG1、MPEG2和MPEG4等视频压缩标准的核心算法。在采用这类视频压缩标准的视频中，尤其是在低码率压缩的视频中，块效应是引起图像失真的一个重要因素。在视频压缩中，需要对离散余弦变换(DCT)系数进行量化，分块变换编码时，每个块中引入的量化误差在程度和特性上都不相同，导致了相邻块在边界的不连续，因而在块边界处引入了块效应。

去块效应的基本指导思想就是通过滤波将块效应去除。具体来说，就是通过对像素点的滤波将块间不连续的像素值变得连续。现有技术中，去块效应滤波算法和解码器耦合度较高，需要利用量化步长、块模式条件等解码器提供的信息，通用性不强。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种视频图像去块效应的方法和装置，可以在去除图像块效应的同时，不依赖解码器的设计，通用于各种格式的视频图像。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种视频图像去块效应的方法，包括：计算当前块的块参数；根据所述块参数判定当前块的块边界具有块效应时，判断当前行的块边界是否处于平坦非静止区域，如果是，则进行强滤波，反之，进行弱滤波。

上述方案中，所述块参数包括：块边界强度系数、块间平均像素落差，所述根据块参数判定当前块的块边界具有块效应，具体为：比较块边界强度系数和块间平均像素落差，块边界强度系数大于块间平均像素落差时，则判定当前块的块边界具有块效应。

上述方案中，所述块参数包括：当前行像素点的像素值、块边界强度系数、当前行像素点的当前帧与前一帧的像素值的差的绝对值、当前行像素点的相邻一阶差分，判断当前行像素点的当前帧与前一帧的像素值的差的绝对值是否均小于阈值，如果均小于，则确定当前行是静止的，若当前行连续设定数量的帧静止，则判定当前行处于静止区域，反之，则继续判断当前行像素点的相邻一阶差分不等于0的个数是否大于差分阈值，且像素点最大值与最小值的差值是否小于块边界强度系数，如果均为是，则确定当前行处于平坦区域。

上述方案中，进行所述强滤波的滤波器，滤波的系数由经验值确定；进行所述弱滤波的滤波器，滤波的系数由滤波器的滤波参数与块边界强度系数的大小确定。

本发明还提供了一种视频图像去块效应的装置，包括：

计算模块，用于计算当前块的块参数；

比较判断模块，用于根据所述块参数判定当前块的块边界具有块效应时，判断当前行是否处于平坦非静止区域，如果是，则触发强滤波模块，反之，则触发弱滤波模块；

强滤波模块，用于对当前行进行强滤波；

弱滤波模块，用于对当前行进行弱滤波。

上述方案中，所述块参数包括：块边界强度系数、块间平均像素落差，所述比较判断模块具体用于：比较块边界强度系数和块间平均像素落差，块边界强度系数大于块间平均像素落差时，则判定当前块的块边界具有块效应。

上述方案中，所述块参数包括：当前行像素点的像素值、块边界强度系数、当前行像素点的当前帧与前一帧的像素值的差的绝对值、当前行像素点的相邻一阶差分，比较判断模块具体用于，判断比较计算模块发送的当前行像素点的当前帧与前一帧的像素值的差的绝对值是否均小于阈值，如果均小于，则确定当前行是静止的，若当前行连续设定数量的帧静止，则判定当前行处于静止区域，反之，继续判断比较计算模块发送的当前行像素点的相邻一阶差分不等于0的个数是否大于差分阈值，且像素点最大值与最小值的差值小于块边界强度系数，则判定当前行处于平坦区域。

上述方案中，所述强滤波模块的系数由经验值确定；所述弱滤波模块的系数由滤波器的滤波参数与块边界强度系数的大小确定。

由此可见，本发明所提供的视频图像去块效应方法和装置，可以有效的去除图像的块效应，提升用户的视觉体验，同时也没有损伤图像的纹理信息；在处理流程上不需要使用到解码器提供的信息，不依赖于视频图像的解码器的设计，只需结合图像自身信息便可以实现去块效应，从而可以通用于各种格式的视频图像，具有很强的通用性。

附图说明

图1为本发明实现视频图像去块效应的整体滤波示意图；

图2为本发明实现视频图像去块效应水平滤波的流程图；

图3为本发明实现视频图像去块效应的装置示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：计算当前块的块参数，根据块参数判定当前块的块边界具有块效应时，判断当前行的块边界处于平坦非静止区域，进行强滤波，反之，进行弱滤波。

所述块参数为：块边界强度系数、块间平均像素落差，当前行像素点的当前帧与前一帧的像素值的差的绝对值、当前行像素点的相邻一阶差分以及像素点最大值与最小值的差值。

本发明中视频图像去块效应的方法，具体流程如图1所示，读取一帧图像，对图像进行滤波，主要是对亮度分量和色度分量分别进行去块效应滤波，就可以完成去块效应。其中，亮度分量具体为亮度Y分量，色度分量包括色度U分量和色度V分量。亮度分量去块效应滤波与色度分量去块效应滤波在流程上是相同的，都是分别进行水平滤波和垂直滤波，所述水平滤波指对水平方向具有块效应的块进行滤波，所述垂直滤波指对垂直方向具有块效应的块进行滤波，水平滤波与垂直滤波，流程基本相同的，因此，下面以亮度分量的水平滤波为具体实施例，来对本发明做进一步详细说明，如图2所示：

步骤201，分块变换编码时，一般以8*8为一块，水平方向取两相邻块为当前块。

沿垂直方向以两相邻块的块边界为中心左右各取3列像素点，计算6列像素点的亮度像素值的平均值，得到左右共6列的平均像素值，依次为A3、A2、A1、B1、B2、B3，根据此6列平均像素值计算当前块的块间平均像素落差(T1)，T1的计算公式为T1＝abs(3*A1-3*B1+B2-A2)/2，然后计算当前块的块边界强度系数(TH_Y)，TH_Y＝abs(A3+A1-2*A2)+abs(B3+B1-2*B2)。

垂直滤波时，与水平滤波所不同之处在于垂直方向取两相邻块为当前块，沿水平方向以块边界为中心，上下各取3行像素点，计算当前块的T1与TH_Y。

步骤202，如果T1＞TH_Y，则认为当前块的块间平均像素落差属于正常的图像纹理，而非块效应，执行步骤210，否则，判定当前块边界存在块效应，需要进行去块效应滤波，执行步骤203。

步骤203，取当前块，即两相邻块的相同行为当前行，假设当前行在块边界左右各5个像素点，亮度像素值分别为a5、a4、a3、a2、a1、b1、b2、b3、b4、b5，计算当前行各像素点的亮度像素值在当前帧的图像与前一帧的图像中的差的绝对值，由经验值可知，只需计算当前行左右各4个像素点的亮度像素值的差的绝对值即可。

垂直滤波时，与水平滤波所不同之处在于，取两相邻块的相同列为当前列，计算当前列各像素点的亮度像素值在当前帧的图像与前一帧的图像中的差的绝对值。

步骤204，比较所述绝对值与阈值的大小，阈值根据经验值确定，一般以阈值为8最佳。如果所述绝对值均小于阈值，说明当前行是静止的，如果当前行连续设定数量的帧图像是静止的，一般设定数量为5帧，则判定当前行处于静止图像区域，执行步骤207，反之，则处于非静止区域，继续执行步骤205。

步骤205，判断当前行是否处于平坦区域，所述的判断具体过程为：

计算当前行左右各4个像素点的相邻一阶差分，分别为a5-a4、a4-a3、a3-a2、a2-a1、b1-b2、b2-b3、b3-b4、b4-b5，并计算8个像素点中亮度像素值的最大值与最小值的差值，如果左右各4个像素点的相邻一阶差分的值不等于0的个数大于差分阈值，所述差分阈值取值以2为最佳，且所述最大值与最小值的差值小于TH_Y，则认为当前行处于平坦区域，执行步骤206，反之，执行步骤207。

步骤206，对像素点进行强滤波，强滤波的滤波器为9抽头的滤波器，滤波器的系数没有精确要求，一般由经验值确定，为[1，1，2，2，4，2，2，1，1]/16，滤波器对左右各4个像素点分别进行亮度分量水平滤波，然后执行步骤208，水平滤波的计算过程为：

a1’＝(a5+a4+2*a3+2*a2+4*a1+2*b1+2*b2+b3+b4)/16；

b1’＝(b5+b4+2*b3+2*b2+4*b1+2*a1+2*a2+a3+a4)/16；

a2’＝(2*a5+2*a4+2*a3+4*a2+2*a1+2*b1+b2+b3)/16；

b2’＝(2*b5+2*b4+2*b3+4*b2+2*b1+2*a1+a2+a3)/16；

a3’＝(4*a5+2*a4+4*a3+2*a2+2*a1+b1+b2)/16；

b3’＝(4*b5+2*b4+4*b3+2*b2+2*b1+a1+a2)/16；

a4’＝(6*a5+4*a4+2*a3+2*a2+a1+b1)/16；

b4’＝(6*b5+4*b4+2*b3+2*b2+b1+a1)/16；

a4’、a3’、a2’、a1’、b1’、b2’、b3’、b4’为滤波后的像素点，得到去块效应的像素点。以上对a2、a3、a4、b2、b3、b4像素点进行滤波时，像素点的取值分别向左及向右移位，因像素点的取值范围不可以超过a5、b5，导致像素点取值范围减小，同时滤波器的系数总和是一定的，要保持为16，从而使滤波器的系数有所增加。

步骤207，对像素点进行弱滤波，因为弱滤波一般是针对块效应不是很严重的块边界，且对图像的亮度像素值改变不大，因此只需要对块边界左右各2个像素点进行滤波即可，具体滤波过程如下：

a1’＝a1+d1；

b1’＝b1-d1；

a2’＝a2-d2；

b2’＝b2+d2；

其中，d1、d2的取值如下，滤波器的滤波参数d＝(2*a2-5*a1+5*b1-2*b2)/8，当d的绝对值大于等于2倍的TH_Y时，d1＝d2＝0，不对当前行进行滤波；当d的绝对值大于等于TH_Y且小于2倍的TH_Y时，d1＝(2*TH_Y-abs(d))*sign(d)，d2＝(a2-b2)/2；当d的绝对值小于TH_Y时，d1＝d，d2＝(a2-b2)/2，由此可见，弱滤波的系数由滤波参数以及块边界强度系数的大小确定。

步骤208，判断当前行是否为当前块的最后一行，如果是，执行步骤210，反之，执行步骤209。

步骤209，将当前行的下一相同行作为新的当前行，执行步骤204。

步骤210，判断当前块是否到达图像的末尾，如果是，亮度分量水平滤波结束；反之，执行步骤211。

步骤211，将当前块的下一相邻块作为新的当前块，执行步骤201。

基于以上方法，本发明还提供一种视频图像去块效应的装置，如图3所示，该装置包括：计算模块301，比较判断模块302，强滤波模块303和弱滤波模块304，其中，

计算模块301，用于计算当前块的块参数，并将块参数输出给比较判断模块302；

所述块参数包括：块边界强度系数、当前块的块间平均像素落差、当前行像素点的当前帧与前一帧的像素值的差的绝对值、当前行像素点的相邻一阶差分以及像素点最大值与最小值的差值，

所述块参数的计算，水平滤波时，水平方向取两相邻块为当前块，取两相邻块的相同行为当前行，根据当前块及当前行的参数计算块参数，垂直滤波时，垂直方向去两相邻块为当前块，取两相邻块的相同列为当前列，根据当前块及当前列的参数计算块参数；

在水平滤波和垂直滤波中，块参数的计算主要涉及的变量包括亮度分量和色度分量，其中，亮度分量具体为亮度Y分量，色度分量包括色度U分量和色度V分量；

比较判断模块302，用于根据计算模块301发送的块参数，判定当前块的块边界具有块效应时，判断当前行处于平坦非静止区域时，触发强滤波模块303，反之，则触发弱滤波模块304；

强滤波模块303，用于对比较判断模块302发送的图像进行强滤波，滤波器的系数由经验值确定，水平滤波时具体实现如步骤206所述；

弱滤波模块304，用于对比较判断模块302发送的图像进行弱滤波，滤波器的系数由滤波参数与块边界强度系数的大小关系确定，进行弱滤波时，水平滤波时具体实现如步骤207所述。

比较判断模块302用于判定当前块的块边界具有块效应，包括：

比较块边界强度系数和当前块的块间平均像素落差，块边界强度系数大于当前块的块间平均像素落差时，判定当前块的块边界具有块效应；

比较判断模块302用于判断当前行处于平坦非静止区域，包括：

比较当前行像素点的当前帧与前一帧的像素值的差的绝对值，绝对值小于阈值，说明当前行处于静止状态，若连续设定数量的帧图像处于静止状态，一般设定数量为5帧，则判定当前行处于静止区域，反之，处于非静止区域；比较当前行像素点的相邻一阶差分与0，如果不等于0的个数大于差分阈值且像素点最大值与最小值的差值小于块边界强度系数，所述差分阈值取值以2为最佳，则判定当前行处于平坦区域，反之，处于非平坦区域。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种视频图像去块效应的方法，其特征在于，该方法包括：

计算当前块的块参数；

根据所述块参数判定当前块的块边界具有块效应时，判断当前行的块边界是否处于平坦非静止区域，如果是，则进行强滤波，反之，进行弱滤波。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括，所述块参数包括：块边界强度系数、块间平均像素落差，

所述根据块参数判定当前块的块边界具有块效应，具体为：比较块边界强度系数和块间平均像素落差，块边界强度系数大于块间平均像素落差时，则判定当前块的块边界具有块效应。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括，所述块参数包括：当前行像素点的像素值、块边界强度系数、当前行像素点的当前帧与前一帧的像素值的差的绝对值、当前行像素点的相邻一阶差分，

判断当前行像素点的当前帧与前一帧的像素值的差的绝对值是否均小于阈值，如果均小于，则确定当前行是静止的，若当前行连续设定数量的帧静止，则判定当前行处于静止区域，反之，则继续判断当前行像素点的相邻一阶差分不等于0的个数是否大于差分阈值，且像素点最大值与最小值的差值是否小于块边界强度系数，如果均为是，则确定当前行处于平坦区域。

4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，

进行所述强滤波的滤波器，滤波的系数由经验值确定；

进行所述弱滤波的滤波器，滤波的系数由滤波器的滤波参数与块边界强度系数的大小确定。

5.一种视频图像去块效应的装置，其特征在于，该装置包括：

计算模块，用于计算当前块的块参数；

比较判断模块，用于根据所述块参数判定当前块的块边界具有块效应时，判断当前行是否处于平坦非静止区域，如果是，则触发强滤波模块，反之，则触发弱滤波模块；

强滤波模块，用于对当前行进行强滤波；

弱滤波模块，用于对当前行进行弱滤波。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，该装置包括：所述块参数包括：块边界强度系数、块间平均像素落差，

所述比较判断模块具体用于：比较块边界强度系数和块间平均像素落差，块边界强度系数大于块间平均像素落差时，则判定当前块的块边界具有块效应。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，该装置包括：所述块参数包括：当前行像素点的像素值、块边界强度系数、当前行像素点的当前帧与前一帧的像素值的差的绝对值、当前行像素点的相邻一阶差分，

比较判断模块具体用于，判断比较计算模块发送的当前行像素点的当前帧与前一帧的像素值的差的绝对值是否均小于阈值，如果均小于，则确定当前行是静止的，若当前行连续设定数量的帧静止，则判定当前行处于静止区域，反之，继续判断比较计算模块发送的当前行像素点的相邻一阶差分不等于0的个数是否大于差分阈值，且像素点最大值与最小值的差值小于块边界强度系数，则判定当前行处于平坦区域。

8.根据权利要求5至7任一所述的装置，其特征在于，

所述强滤波模块的系数由经验值确定；

所述弱滤波模块的系数由滤波器的滤波参数与块边界强度系数的大小确定。

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