CN102857746A - 环路滤波编解码方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环路滤波编码方法，所述方法包括：设置用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式；根据所述环路滤波模式，生成参数集；根据所生成的参数集，进行编码。相应的，本发明还公开了环路滤波解码方法、编码器、解码器和电子设备，本发明实现了编码、解码过程中图像间复杂度的优化分配，提高了编解码器复杂度与编码效率之间的折衷性能。

Description

环路滤波编解码方法及装置
技术领域
本发明涉及视频压缩编码技术，尤其涉及一种环路滤波编解码方法及装置。
背景技术
目前，环路滤波的典型应用是自适应环路滤波器(ALF，Adaptive LoopFilter)。以ALF为例对现有的环路滤波方法进行说明。在视频压缩编码中，编码器和解码器通过使用ALF对解码恢复图像进行滤波，以进一步降低恢复图像的量化噪声，提高恢复图像质量。由于解码恢复图像将用作运动补偿预测过程的参考图像，因此，ALF还可有助于提高运动预测的效率，提高编码效率。
现有技术对ALF相关信息的编码方法主要可以如下步骤：步骤1，在序列参数集(SPS，Sequence Parameter Set)中编码当前视频序列是否可使用ALF的标识信息和必要的参数信息。如果允许使用ALF标识信息，则执行步骤2；否则，ALF相关信息编码结束。步骤2，在分片(slice)的头信息中编码当前分片是否使用ALF的标识信息。如果当前分片使用ALF的标识信息，则执行步骤3；否则，该分片的ALF相关信息编码过程结束。步骤3，在分片头信息中进一步编码ALF的其它相关信息，如滤波器形状、滤波器系数、编码单元(CU，Coding Unit)ALF控制信息等。
实际测试表明，使用ALF可有效提高编码效率。但采用SPS整体ALF标识的滤波方法，其计算、存储复杂度很大。特别地，对于使用ALF的解码器，ALF所带来的复杂度平均可达70％。某些典型配置下，ALF所带来的平均解码复杂度甚至可高达90％。尽管编码器使用了分片层自适应ALF控制方法，仍不能有效地在复杂度与编码效率之间取得折衷，无法充分发挥ALF对编码效率的贡献。具体地，现有的环路滤波方法主要存在如下缺陷：
第一，采用SPS整体ALF标识的方法，尽管可以为编码器ALF模块的优化提供较大的灵活度，但并不能有效地提供解码器复杂度可伸缩性，不能灵活控制复杂度和编码效率之间的折衷性能。另外，对于要求低计算复杂度的编解码应用，编码器往往采用“整体关闭ALF”的方法以控制编解码复杂度，以至于不能充分利用ALF对编码效率的贡献。
第二，由于使用序列参数集整体标识的方法编码“是否使用ALF”的标识信息，在为控制复杂度而仅需对某些图像、或图像组、或某个时间段内的图像使用ALF时，其它图像的相关分片头信息中仍需要编码ALF相关的标识信息，以至于码流中存在不必要的信息冗余。
第三，ALF对编码效率的贡献主要体现在降低图像量化噪声和提高运动补偿预测参考图像质量两个方面，且后者往往起主导作用。就运动补偿预测过程而言，现有语法单元可反映图像对该处理过程效率的影响。而现有方法采用序列参数整体标识，未能充分使用可利用的ALF与现有语法单元之间的隐含推导方法，来节省不必要的信息冗余。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种环路滤波编解码方法及装置，以解决现有的环路滤波方法不能有效地在复杂度与编码效率之间取得折衷的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种环路滤波编码方法，所述方法包括：
设置用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式；
根据所述环路滤波模式，生成参数集；
根据所生成的参数集，进行编码。
在上述方案中，所述方法具体为：
确定两种或两种以上能够用于编码过程的所述环路滤波模式；
对于所述各环路滤波模式，分别生成包含有所述环路滤波模式的环路滤波标识信息的一个或多个参数集；
确定当前编码过程中所使用的环路滤波模式并根据当前编码过程中所使用环路滤波模式对应的参数集，进行编码。
在上述方案中，所述两种或两种以上环路滤波模式包括如下环路滤波模式中的任意两种或两种以上：
表示允许每个分片使用环路滤波的第零环路滤波模式；
表示仅允许帧内编码分片使用环路滤波的第一环路滤波模式；
表示仅允许在用于帧间预测参考的图像中的分片使用环路滤波的第二环路滤波模式；
表示在分片的图像序号(POC)值为环路滤波刷新周期的整数倍时，允许在所述分片使用环路滤波的第三环路滤波模式；
表示所有分片均不允许使用环路滤波的第四环路滤波模式。
在上述方案中，所述方法具体为：
确定当前编码过程所使用的环路滤波模式；
生成包含有所确定环路滤波模式的环路滤波标识信息的参数集；
根据所生成的参数集，进行编码。
在上述方案中，所述环路滤波模式为如下环路滤波模式中的任意一种：
表示允许每个分片使用环路滤波的第零环路滤波模式；
表示仅允许帧内编码分片使用环路滤波的第一环路滤波模式；
表示仅允许在用于帧间预测参考的图像中的分片使用环路滤波的第二环路滤波模式；
表示在分片的POC值为环路滤波刷新周期的整数倍时，允许在所述分片使用环路滤波的第三环路滤波模式；
表示所有分片均不允许使用环路滤波的第四环路滤波模式。
在上述方案中，所述确定用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式，具体为：
根据下述因素中的一种或多种：具体应用需求、编码过程的可用计算资源与存储资源、视频信源特性、信源编码码率、接收端处理能力，确定用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式。
在上述方案中，所述生成包含有所述环路滤波模式的环路滤波标识信息的参数集之后，所述方法还包括：
为所生成的参数集分配用于标识所述参数集的参数集索引序号。
在上述方案中，所述根据所生成的参数集，进行编码，包括：
将所述参数集的信息写入码流，在分片层编码过程中将所述参数集索引序号写入当前编码单元中的分片层头信息，并确定编码使用的滤波器，将所述滤波器的参数写入到所述分片层头信息。
在上述方案中，所述确定编码使用的滤波器，包括：
根据各候选滤波器的复杂度与去噪声性能，对所有候选滤波器进行分组，得到一个或多个候选滤波器组；
计算得到当前编码单元的图像重要性参数；
根据计算得到的图像重要性参数、以及所得到的一个或多个候选滤波器组，为当前编码单元选择编码使用的滤波器。
在上述方案中，所述方法还包括：
验证当前编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式，与上一个编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式是否相同；
如果不是，则调整当前使用的参数集；如果是，则不调整当前使用的参数集。
在上述方案中，所述调整当前使用的参数集，包括：
验证对应当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式的参数集是否存在，如果是，直接将当前使用的参数集调整为当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集；如果不是，生成当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集，并将当前使用的参数集调整为当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集。
在上述方案中，所述验证当前编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式，与上一个编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式是否相同之前，所述方法还包括：
动态监控当前编码过程中可用资源的变化情况，获得当前编码过程中的可用资源信息；
根据所述可用资源信息，确定当前编码单元进行编码时的环路滤波模式。
在上述方案中，所述方法还包括：
根据所获得的上一次编码过程中的信源特性参数、和编码器控制辅助参数，确定当前编码过程中各图像或各视频区段使用的环路滤波模式；
根据所述当前编码过程中各图像或各视频区段所使用环路滤波模式对应的参数集，分别对所述各图像或各视频区段进行编码。
在上述方案中，所述方法还包括：为当前编码过程中各图像或各视频区段所使用环路滤波模式对应的参数集重新分配参数集索引序号；
根据所述当前编码过程中各图像或各视频区段所使用环路滤波模式对应的参数集，分别对所述各图像或各视频区段进行编码，为：根据所述重新分配参数集索引序号后得到的各参数集，分别对所述各图像或各视频区段进行编码。
在上述方案中，所述为当前编码过程中各图像或各视频区段所使用环路滤波模式对应的参数集重新分配参数集索引序号，包括：
根据所述各图像或各视频区段的环路滤波模式在当前编码过程中使用次数，按照使用次数由多到少，对所述各环路滤波模式进行排序；
按照所述各环路滤波模式的排序顺序，为所述各环路滤波模式对应的参数集，依次分配数值由小到大的参数集索引序号。
本发明还提供了一种编码器，所述编码器包括：确定模块、生成模块和编码模块；其中，
确定模块，用于设置用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式；
生成模块，用于根据所述确定模块设置的环路滤波模式，生成参数集；
编码模块，用于根据所述生成模块生成的参数集，进行编码。
在上述方案中，所述确定模块，还用于确定两种或两种以上能够用于编码过程的所述环路滤波模式；
生成模块，还用于对于所述确定模块所确定的各环路滤波模式，分别生成包含有所述环路滤波模式的环路滤波标识信息的一个或多个参数集；
编码模块，还用于确定当前编码过程中所使用的环路滤波模式并根据当前编码过程中所使用环路滤波模式对应的参数集，进行编码。
在上述方案中，所述确定模块，还用于确定当前编码过程所使用的环路滤波模式；
生成模块，还用于生成包含有所述确定模块所确定环路滤波模式的环路滤波标识信息的参数集；
编码模块，还用于根据所述生成模块生成的参数集，进行编码。
在上述方案中，所述确定模块，还用于根据下述因素中的一种或多种，确定用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式：具体应用需求、编码过程的可用计算资源与存储资源、视频信源特性、信源编码码率、接收端处理能力。
在上述方案中，所述生成模块，还用于为所生成的参数集分配用于标识所述参数集的参数集索引序号；
所述编码模块，还用于将所述参数集的信息写入码流，在分片层编码过程中将所述参数集索引序号写入当前编码单元中的分片层头信息，并确定编码使用的滤波器，将所述滤波器的参数写入到所述分片层头信息。
在上述方案中，所述编码模块，还用于采用如下方法确定编码使用的滤波器：
根据各候选滤波器的复杂度与去噪声性能，对所有候选滤波器进行分组，得到一个或多个候选滤波器组；
计算得到当前编码单元的图像重要性参数；
根据计算得到的图像重要性参数、以及所得到的一个或多个候选滤波器组，为当前编码单元选择编码使用的滤波器。
在上述方案中，所述编码器还包括验证模块和调整模块，其中，
调整模块，用于调整当前使用的参数集；
验证模块，用于当前编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式，与上一个编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式是否相同，并在不相同时，启动所述调整模块。
在上述方案中，所述调整模块，还用于验证对应当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式的参数集是否存在，如果是，直接将当前使用的参数集调整为当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集；如果不是，通过所述生成模块生成当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集，并将当前使用的参数集调整为当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集。
在上述方案中，所述确定模块，还用于所获得的上一次编码过程中的信源特性参数、和编码器控制辅助参数，确定当前编码过程中各图像或各视频区段使用的环路滤波模式；
所述编码模块，还用于根据所述确定模块所确定的、当前编码过程中各图像或各视频区段所使用环路滤波模式对应的参数集，分别对所述各图像或各视频区段进行编码。
本发明还提供了一种环路滤波解码方法，所述方法包括：
对参数集相关码流中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；
对分片层中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；
其中，所述环路滤波模式用于指示环路滤波在编码过程中的使用方式。
在上述方案中，所述对参数集相关码流中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码，包括：
读取参数集相关码流中的比特，得到用于标识所述环路滤波标识信息的各语法单元的取值，并将所述各语法单元的取值赋给所述参数集数据结构中的对应变量。
在上述方案中，所述对分片层中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码，包括：
获得所述参数集中用于标识所述环路滤波标识信息的各语法单元的取值，并将所述语法单元的取值传递给分片层数据结构的对应变量。
在上述方案中，所述方法还包括：根据解码得到的环路滤波标识信息，对分片层中的环路滤波器相关参数进行解析。
本发明还提供了一种解码器，所述解码器包括：第一解码单元和第二解码单元，其中，
第一解码单元，用于对参数集相关码流中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；
第二解码单元，用于对分片层中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；
其中，所述环路滤波模式用于指示环路滤波在编码过程中的使用方式。
在上述方案中，所述第一解码单元，还用于读取参数集相关码流中的比特，得到用于标识所述环路滤波标识信息的各语法单元的取值，并将所述各语法单元的取值赋给所述参数集数据结构中的对应变量。
在上述方案中，所述第二解码单元，还用于获得所述参数集中用于标识所述环路滤波标识信息的各语法单元的取值，并将所述语法单元的取值传递给分片层数据结构的对应变量。
在上述方案中，所述第二解码单元，还用于根据解码得到的环路滤波标识信息，对分片层中的环路滤波器相关参数进行解析。
本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括编码器和/或解码器，其中，所述编码器包括确定模块、生成模块和编码模块，确定模块用于设置用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式；生成模块用于根据所述确定模块设置的环路滤波模式，生成参数集；编码模块用于根据所述生成模块生成的参数集，进行编码；
所述解码器包括第一解码单元和第二解码单元，第一解码单元，用于对参数集相关码流中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；第二解码单元，用于对分片层中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；其中，所述环路滤波模式用于指示环路滤波在编码过程中的使用方式。
本发明提供的环路滤波编解码方法及装置中，通过生成对应编码过程所确定环路滤波模式的参数集，并根据所生成的参数集，进行编码，从而可以通过根据视频应用预设的、一种或多种环路滤波模式进行编码，实现了编码、解码过程中图像间复杂度的优化分配，提高了编解码器复杂度与编码效率之间的折衷性能。
此外，本发明还使用现有语义将图像重要性、处理复杂度等因素的隐含推导应用于环路滤波的编解码过程，降低环路滤波相关头信息开销。
此外，本发明还可以在编码过程中动态调整环路滤波模式，以便于在不同重要性图像之间进行环路滤波的复杂度分配，提高编解码器计算复杂度和编码效率的折衷性能。
附图说明
图1为本发明环路滤波编码方法的实现流程图；
图2为本发明实施例一中对PPS中所添加的ALF标识信息进行解析的流程图；
图3为本发明实施例一中解析分片层信息中ALF标识信息的流程图；
图4为本发明实施例二采用单一的ALF模式进行一次编码的实现流程图；
图5为本发明实施例三采用多种ALF模式进行一次编码的实现流程图；
图6为本发明实施例四确定编码过程所使用滤波器的实现流程图；
图7为本发明实施例五对视频图像进行两次编码的实现流程图。
具体实施方式
本发明中所涉及的“复杂度与编码效率之间的折衷”及其类似或相关表述包含如下三个方面含义：第一，编码效率的提高是以合理的复杂度增加甚至降低为代价获取的；复杂度的降低是以可忽略的编码效率损失甚至编码效率提高为代价获取的。第二，编码器或解码器合理分配计算、储存等资源，以合理的复杂度增加甚至降低的前提下，提高编码效率；或在编码效率损失可忽略甚至有所提高的前提下，降低编码器或解码器的整体复杂度。第三，编码器或解码器在编码或解码不同图像、不同分片、不同基本编码单元过程中使用复杂度不同的处理方法，以合理的整体复杂度增加甚至降低为代价获得编码效率的提高，或以可忽略的编码效率损失甚至编码效率提高为代价，降低编码器或解码器的整体复杂度。
本发明的基本思想是：根据视频通信的应用设置多种用于指示环路滤波使用方式的环路滤波模式，并生成对应所述各环路滤波模式的多个参数集；根据所述参数集中，根据与当前编码过程的环路滤波模式对应的参数集，进行编码。如此，能够结合编码器复杂度分配和优化，编码过程中在不同重要性图像之间进行环路滤波的复杂度分配，提高编解码器计算复杂度和编码效率的折衷性能，减少码流中的信息冗余。
本发明的环路滤波编码方法，参照图1所示，主要可以包括以下步骤：
步骤101：设置用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式；
步骤102：根据所述环路滤波模式，生成参数集；
步骤103：根据所生成的参数集，进行编码。
其中，所述参数集为某些包含有图像公共参数的数据结构、图像解码过程中使用分片头信息标识的参数集中的标记和参数。例如，序列参数集、图像参数集、或具有类似应用性质的数据结构。
具体地，所述方法可以通过以下两种方式实现：
第一，确定两种或两种以上能够用于编码过程的所述环路滤波模式；
对于所述各环路滤波模式，分别生成包含有所述环路滤波模式的环路滤波标识信息的一个或多个参数集；确定当前编码过程中所使用的环路滤波模式并根据当前编码过程中所使用环路滤波模式对应的参数集，进行编码。
第二，确定当前编码过程所使用的环路滤波模式；生成包含有所确定环路滤波模式的环路滤波标识信息的参数集；根据所生成的参数集，进行编码。
其中，所述环路滤波模式的环路滤波标识信息包含有用于指示环路滤波标识方式的参数，或包含有用于指示环路滤波标识方式的参数和所述参数的辅助参数。其中，用于指示环路滤波标识方式的参数可以包括用于标识是否允许图像中所有分片使用环路滤波的参数和用于标识图像中所有分片使用环路滤波的方式的参数；所述辅助参数具体为用于标识图像中所有分片使用环路滤波的方式的参数的辅助参数，可以包括环路滤波的刷新周期等。
所述环路滤波模式可以根据分片层、编码单元层等码流组织中其它语法单元进行构造。在分片的编码过程中，仅在构造条件成立的情况下，允许使用环路滤波。所述环路滤波模式可以是如下环路滤波模式中的一种或多种：表示允许每个分片使用环路滤波的第零环路滤波模式，表示仅允许帧内编码分片使用环路滤波的第一环路滤波模式，表示仅允许在用于帧间预测参考的图像中的分片使用环路滤波的第二环路滤波模式，表示在分片的图像序号(POC，PictureOrder Count)值为环路滤波刷新周期的整数倍时，允许在所述分片使用环路滤波的第三环路滤波模式，表示所有分片均不允许使用环路滤波的第四环路滤波模式。
其中，第零环路滤波模式：每个分片均允许使用环路滤波，根据档次(Profile)和级别(Level)中的限制条件，使用分片层自适应技术确定滤波器参数和使用环路滤波的图像区域，适用于要求高编码效率、且编解码器容许使用高复杂度算法。例如，使用PC的非实时视频下载或点播，家庭影院等。
第一环路滤波模式：仅帧内编码分片允许使用环路滤波，根据档次和级别中的限制条件，使用分片层自适应技术确定滤波器参数和使用环路滤波的图像区域，适用于低解码复杂度或低编码复杂度的应用，如移动终端视频播放、便携式摄像机等。
第二环路滤波模式：仅帧间预测参考的图像中的分片允许使用环路滤波，根据档次和级别中的限制条件，使用分片层自适应技术确定滤波器参数和使用环路滤波的图像区域。该模式适用于中等复杂度的解码或编码应用。
第三环路滤波模式：周期性环路滤波刷新模式，仅当分片的POC值为环路滤波刷新周期的整数倍时，允许在该分片的编码、解码过程中使用环路滤波，并根据档次和级别中的限制条件，使用分片层自适应技术确定滤波器参数和使用环路滤波的图像区域。该模式可通过进一步设置环路滤波刷新周期，应用于低、中、高复杂度的解码和编码应用。该模式的环路滤波标识信息需要包含辅助参数，该辅助参数是环路滤波刷新周期。
其中，对于所述两种或两种以上的环路滤波模式中任意一种环路滤波模式，可以生成对应所述环路滤波模式的一个或多个参数集。例如，对于上述的第三环路滤波模式，可以根据环路滤波刷新周期的不同，生成多个参数集。对于上述的第零环路滤波模式、第一环路滤波模式和第二环路滤波模式，对应每个环路滤波模式，可以生成一个对应的参数集。
其中，可以根据下述因素中的一种或多种：具体应用需求、编码过程的可用计算资源与存储资源、视频信源特性、信源编码码率、接收端处理能力，确定用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式。
其中，生成包含有所述环路滤波模式的环路滤波标识信息的参数集之后，还为所生成的参数集分配用于标识所述参数集的参数集索引序号。
具体地，根据所生成的参数集，进行编码，可以包括：将所述参数集的信息写入码流，在分片层编码过程中将所述参数集索引序号写入当前编码单元中的分片层头信息，并确定编码使用的滤波器，将所述滤波器的参数写入到所述分片层头信息。
这里，所述确定编码使用的滤波器的过程，可以包括：根据各候选滤波器的复杂度与去噪声性能，对所有候选滤波器进行分组，得到一个或多个候选滤波器组；计算得到当前编码单元的图像重要性参数；根据计算得到的图像重要性参数、以及所得到的一个或多个候选滤波器组，为当前编码单元选择编码使用的滤波器。此外，还可以通过现有的使用分片层候选环路滤波器选择与控制方法，确定编码使用的滤波器。
这里，将所述滤波器的参数写入所述分片头信息中，具体是将用于表示分片层码流中是否存在环路滤波参数的标识信息、环路滤波相关滤波器参数、CU层ALF控制标识信息等。其中，环路滤波相关滤波器参数相关码流也可能出现在参数集(如PPS或其它包含图像/分片公共信息的参数集)中。这里，以分片层码流为例进行说明。
其中，环路滤波相关滤波器参数可以包括滤波器自适应方法、滤波器系数、滤波器类型信息、滤波器系数预测编码方法等，CU层ALF控制标识信息可以包括是否使用滤波器CU层控制的标识信息、滤波器CU层控制方法及相关CU是否使用滤波器进行滤波操作的标识信息等。
其中，所述方法还可以包括：验证当前编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式，与上一个编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式是否相同；如果不是，则调整当前使用的参数集；如果是，则不调整当前使用的参数集。
具体地，验证对应当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式的参数集是否存在，如果是，直接将当前使用的参数集调整为当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集；如果不是，生成当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集，并将当前使用的参数集调整为当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集。
这里，验证当前编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式，与上一个编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式是否相同之前，还可以动态监控当前编码过程中可用资源的变化情况，获得当前编码过程中的可用资源信息；根据所述可用资源信息，确定当前编码单元进行编码时的环路滤波模式。
其中，所述方法还可以包括：根据所获得的上一次编码过程中的信源特性参数、和编码器控制辅助参数，确定当前编码过程中各图像或各视频区段使用的环路滤波模式；根据所述当前编码过程中各图像或各视频区段所使用环路滤波模式对应的参数集，分别对所述各图像或各视频区段进行编码。
这里，还可以为当前编码过程中各图像或各视频区段所使用环路滤波模式对应的参数集重新分配参数集索引序号；根据所述重新分配参数集索引序号后得到的各参数集，分别对所述各图像或各视频区段进行编码。
具体地，根据所述各图像或各视频区段的环路滤波模式在当前编码过程中的使用次数，按照使用次数由多到少，对所述各环路滤波模式进行排序；按照所述各环路滤波模式的排序顺序，为所述各环路滤波模式对应的参数集，依次分配数值由小到大的参数集索引序号。
相应的，本发明还提供了一种编码器，所述编码器包括：确定模块、生成模块和编码模块；其中，确定模块，用于设置用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式；生成模块，用于根据所述确定模块设置的环路滤波模式，生成参数集；编码模块，用于根据所述生成模块生成的参数集，进行编码。
具体地，所述确定模块，还用于确定两种或两种以上能够用于编码过程的所述环路滤波模式；生成模块，还用于对于所述确定模块所确定的各环路滤波模式，分别生成包含有所述环路滤波模式的环路滤波标识信息的一个或多个参数集；编码模块，还用于确定当前编码过程中所使用的环路滤波模式并根据当前编码过程中所使用环路滤波模式对应的参数集，进行编码。
具体地，所述确定模块，还用于确定当前编码过程所使用的环路滤波模式；生成模块，还用于生成包含有所述确定模块所确定环路滤波模式的环路滤波标识信息的参数集；编码模块，还用于根据所述生成模块生成的参数集，进行编码。
其中，所述确定模块，还用于根据下述因素中的一种或多种，确定用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式：具体应用需求、编码过程的可用计算资源与存储资源、视频信源特性、信源编码码率、接收端处理能力。
其中，所述生成模块，还用于为所生成的参数集分配用于标识所述参数集的参数集索引序号；所述编码模块，还用于将所述参数集的信息写入码流，在分片层编码过程中将所述参数集索引序号写入当前编码单元中的分片层头信息，并确定编码使用的滤波器，将所述滤波器的参数写入到所述分片层头信息。
其中，所述编码模块，还用于采用如下方法确定编码使用的滤波器：根据各候选滤波器的复杂度与去噪声性能，对所有候选滤波器进行分组，得到一个或多个候选滤波器组；计算得到当前编码单元的图像重要性参数；根据计算得到的图像重要性参数、以及所得到的一个或多个候选滤波器组，为当前编码单元选择编码使用的滤波器。
其中，所述编码器还包括验证模块和调整模块，其中，调整模块，用于调整当前使用的参数集；验证模块，用于当前编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式，与上一个编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式是否相同，并在不相同时，启动所述调整模块。
具体地，所述调整模块，还用于验证对应当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式的参数集是否存在，如果是，直接将当前使用的参数集调整为当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集；如果不是，通过所述生成模块生成当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集，并将当前使用的参数集调整为当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集。
其中，确定模块，还用于所获得的上一次编码过程中的信源特性参数和编码器控制辅助参数，确定当前编码过程中各图像或各视频区段使用的环路滤波模式；所述编码模块，还用于根据所述确定模块所确定的、当前编码过程中各图像或各视频区段所使用环路滤波模式对应的参数集，分别对所述各图像或各视频区段进行编码。
本发明还提供了一种对应上述编码方法的环路滤波解码方法，所述方法包括：对参数集相关码流中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；对分片层中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；其中，所述环路滤波模式用于指示环路滤波在编码过程中的使用方式。
具体地，所述对参数集相关码流中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码，包括：读取参数集相关码流中的比特，得到用于标识所述环路滤波标识信息的各语法单元的取值，并将所述各语法单元的取值赋给所述参数集数据结构中的对应变量。
所述对分片层中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码，包括：获得所述参数集中用于标识所述环路滤波标识信息的各语法单元的取值，并将所述语法单元的取值传递给分片层数据结构的对应变量。
其中，所述方法还包括：根据解码得到的环路滤波标识信息，对分片层中的环路滤波器相关参数进行解析。
相应的，本发明还提供了一种解码器，所述解码器包括：第一解码单元和第二解码单元，其中，第一解码单元，用于对参数集相关码流中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；第二解码单元，用于对分片层中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；其中，所述环路滤波模式用于指示环路滤波在编码过程中的使用方式。
具体地，所述第一解码单元，还用于读取参数集相关码流中的比特，得到用于标识所述环路滤波标识信息的各语法单元的取值，并将所述各语法单元的取值赋给所述参数集数据结构中的对应变量。
具体地，所述第二解码单元，还用于获得所述参数集中用于标识所述环路滤波标识信息的各语法单元的取值，并将所述语法单元的取值传递给分片层数据结构的对应变量。
其中，所述第二解码单元，还用于根据解码得到的环路滤波标识信息，对分片层中的环路滤波器相关参数进行解析。
以下将以环路滤波的应用之一——ALF为例，对各实施例方法进行说明。其它环路滤波应用(如像素点自适应加性偏移量补偿(Sample Adaptive Offset，SAO))也可使用本发明方法及相应实施例取得复杂度与编码效率之间的折衷。
实施例一
本实施例中，详细说明上述环路滤波模式在参数集和分片层头信息的组织和标识方法，以及解码器对码流中对应所述环路滤波模式的环路滤波标识信息的解析方法。
本实施例中，以在图像参数集(PPS，Picture Para meter Set)中使用变长编码的方法标识对应所述ALF模式的ALF标识信息为例，说明环路滤波模式在参数集的组织和标识方法。类似的，也可以在其它参数集的数据结构中对环路滤波模式进行组合和标识。
其中，所述ALF标识信息包括用于指示ALF标识方式的参数，或者包含用于指示ALF标识方式的参数和该参数的辅助参数。例如，用于指示ALF标识方式的参数可以包括表1中的adaptive_loop_filter_enable_flag和adaptive_loop_filter_pattern_idx，所述参数的辅助参数可以是表1中的adaptive_loop_filter_period。只有在表2所示的ALF模式3的ALF标识信息中需要包含辅助参数。
具体地，本实施例中ALF标识信息在PPS中的标识方式如下表1所示。
pic_parameter_set_rbsp(){   Descriptor
  pic_parameter_set_id   ue(v)
  seq_parameter_set_id   ue(v)
  entropy_coding_mode_flag   u(1)
  num_ref_idx_10_default_active_minus1   ue(v)
  num_ref_idx_11_default_active_minus1   ue(v)
  pic_init_qp_minus26   se(v)
  constrained_intra_pred_flag   u(1)
  adaptive_loop_filter_enable_flag   u(1)
  if(adaptive_loop_filter_enable_flag){
    adaptive_loop_filter_pattern_idx   ue(v)
    if(adaptive_loop_filter_pattern_idx＝＝3){
      adaptive_loop_filter_period   ue(v)
    }
  }
  rbsp_trailing_bits()
}
表1
在表1中，所添加的ALF标识信息如第9-15行所示，“描述符(Descriptor)”栏给出了各语法单元取值的二进制表示方法。
表1中，pic_parameter_set_id、seq_parameter_set_id、entropy_coding_mode_flag、num_ref_idx_10_default_active_minus1、num_ref_idx_11_default_active_minus1、pic_init_qp_minus26、constrained_intra_pred_flag、adaptive_loop_filter_enable_flag、adaptive_loop_filter_pattern_idx、adaptive_loop_filter_period分别表示需要写入码流的语法单元的名称。
具体地，adaptive_loop_filter_enable_flag用于标识是否允许图像中的所有分片使用ALF。在adaptive_loop_filter_enable_flag的值为0时，图像中所有分片均不可使用ALF，此时，可以认为对应一种特殊的ALF模式，该ALF模式表示图像中所有分片不可使用ALF；adaptive_loop_filter_enable_flag的值为1时，图像中所有分片均可使用ALF。
adaptive_loop_filter_pattern_idx用于标识图像中所有分片所使用的ALF模式，adaptive_loop_filter_pattern_idx的值可以为各ALF模式的索引序号(如表2中的0、1、2、3)，具体地，各ALF模式的索引序号与分片层ALF信息标识方式的对应关系如表2所示。
Figure BDA0000071650130000181
表2
其中，分片所在图像的POC值可以根据参数集、分片头信息中的相关参数直接计算得到。这里，分片层信息中的相关参数可以包括：序列参数集中pic_order_cnt_type和log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4等语义单元的取值、分片层头信息中的语义单元pic_order_cnt_lsb。
adaptive_loop_filter_period用于标识ALF的刷新率，即按照播放顺序，每隔(adaptive_loop_filter_period-1)幅图像，允许对紧接着的图像使用ALF。在adaptive_loop_filter_pattern_idx的值为3时，需要在PPS  中设置adaptive_loop_filter_period的值。其中，ALF的刷新周期可以根据具体应用需求、编码过程的可用计算资源与存储资源、视频信源特性、信源编码码率、接收端处理能力等因素预先配置。例如，对于移动视频应用，终端设备检测到电池电量充足(如80％电量剩余)时，可直接告知编码器使用取值较小的刷新周期(如4、8等)以获得较高的压缩编码效率；反之，终端设备检测到电池电量不足(如20％电量剩余)时，可直接告知编码器使用取值较大的刷新周期(如16、32等)，以尽量降低编码器电量消耗，并保证一定的编码效率。
上述ALF标识信息的解码是通过采用表1中“Descriptor”给出的二进制表示方法的译码方式，将从码流中读取的二进制符号转换为对应语法单元项的取值。具体地，如图2所示，解码器对PPS中所添加的ALF标识信息进行解析的流程，具体包括如下步骤：
S201，解码器读取PPS相关码流中的比特，使用u(1)所对应的译码方法得到语法单元adaptive_loop_filter_enable_flag对应的取值，并将得到的值赋给PPS层数据结构中的变量adaptive_loop_filter_enable_flag；
S202，解码器判断变量adaptive_loop_filter_enable_flag的取值是否为1，如果是，则执行S203；如果不是，则结束码流中PPS的ALF标识信息解析过程；
S203，解码器读取PPS相关码流中的比特，使用ue(v)所对应的译码方法得到语法单元adaptive_loop_filter_pattern_idx对应的取值，并将得到的值赋给PPS层数据结构中的变量adaptive_loop_filter_pattern_idx；
S204，解码器判断变量adaptive_loop_filter_pattern_idx的取值是否为3，如果是，则执行S205，继续解析ALF标识信息；否则，结束码流中PPS的ALF标识信息解析过程；
S205，解码器读取PPS相关码流中的比特，使用ue(v)所对应的译码方法得到语法单元adaptive_loop_filter_period对应的取值，并将得到的值赋给PPS层数据结构中的变量adaptive_loop_filter_period，并结束码流中PPS的ALF标识信息解析过程。
根据PPS中的ALF标识信息、各ALF模式对应的分片层ALF信息标识方式，分片层ALF信息标识方式如表3所示。
Figure BDA0000071650130000221
表3
表3中，第27-35行为添加到分片层中的ALF标识信息。alf_param()为分片层中滤波器相关参数的数据结构，“Descriptor”栏给出了分片层中各语法单元取值的二进制表示方法。
分片层头信息的解码过程中，分片层信息中ALF标识信息的解析是使用表3中“Descriptor”给出的二进制表示方法的译码方法将从码流中读取的二进制符号转换为对应语法单元项的取值。具体地，如图3所示，解析分片层信息中ALF标识信息的流程具体可以包括如下步骤：
S301，解码器获得PPS中ALF相关语法单元adaptive_loop_filter_enable_flag的取值，并将其值传递给分片层数据结构中相应变量adaptive_loop_filter_enable_flag；
S302，解码器判断所述变量adaptive_loop_filter_enable_flag的取值是否为1，如果是，则执行步骤S303；否则，结束分片层信息中ALF标识信息的的解析过程；
S303，解码器获得PPS中ALF相关语法单元adaptive_loop_filter_pattern_idx的取值，并将其值传递给分片层数据结构中相应变量adaptive_loop_filter_pattern_idx；
S304，解码器判断所述变量adaptive_loop_filter_pattern_idx的取值是否为0，如果是，则执行S308；如果不是，执行S305；
S305，解码器判断所述变量adaptive_loop_filter_pattern_idx的取值是否为1，并且当前分片是否是帧内编码分片，如果是，则执行S308；如果不是，执行S306；
S306，解码器判断所述变量adaptive_loop_filter_pattern_idx的取值是否为2、且当前分片所在NAL单元语法单元nal_ref_idc在NAL数据单元中对应变量的取值是否不等于0，如果是，则执行S308；如果不是，执行S307；
S307，解码器判断所述变量adaptive_loop_filter_pattern_idx的取值是否为3、且当前分片所在图像的POC值是否为PPS层数据结构中变量adaptive_loop_filter_period取值的整数倍，如果是，执行S308；如果不是，结束分片层信息中ALF标识信息的解析过程；
S308，解码器解析分片层中ALF的相关参数，当前流程结束。
具体地，根据分片层中的ALF标识信息，判断需要解析分片层中ALF的相关参数，则解码器解析分片层中ALF的相关参数，这里，ALF的相关参数可以包括：用于表示分片层码流中是否存在ALF参数的标识信息、ALF相关滤波器参数、CU层ALF控制标识信息等，这些信息均包含在数据结构alf_param()中。
其中，上述分片层信息中ALF标识信息的解析过程中，所述解码器使用数据结构alf_param()中各语法单元取值的二进制表示方法对应的译码方法，获得各语法单元的取值，并将其取值传递给该数据结构中对应变量。
实施例二
本实施例的编码器使用单一的ALF模式对输入视频源进行编码，以适应可用信源编码码率、编解码器对计算复杂度和编码效率之间的折衷要求，如图4所示，采用单一的ALF模式进行一次编码的具体流程，包括如下步骤：
S401，发送端确定编码器进行编码时使用的ALF模式；
具体地，发送端确定ALF模式的主要依据包括但不限于下述因素中的一种或多种：具体应用需求、编码过程的可用计算资源与存储资源、视频信源特性、信源编码码率、接收端处理能力等，如此，便能够选择复杂度与编码效率之间折衷性能适中的ALF模式。
其中，所述具体应用需求为视频通信应用中用于保证接收端用户体验而提出的系统性能指标、用于系统控制的传输网络能力和终端处理能力等信息，主要可以包括为保证用户体验质量所设置的参数限制，如端到端时延、压缩效率等参数；所述编码过程的可用计算资源与存储资源主要可以包括：处理器的负荷、可用存储器的存储容量、供电系统状态(如交流电源供电、电池供电及剩余电量)、整机能耗状态等参数，这些参数均可通过终端中的状态监测和检测模块获得；所述视频信源特性为用于反映视频信源统计特性的相关参数，主要可以包括：图像活动度、编码复杂度、反映运动剧烈程度的参数、反映场景切换的参数等；所述信源编码码率具体为根据信道状态等因素确定的信源压缩编码的目标码率；所述接收端处理能力包括用于表示接收端的可用计算资源、供电方式、整机能耗等因素的确切信息或估计信息，该估计信息可根据应用场景(如手机终端上的移动视频应用)估计得到。
或者，可以根据实际应用需要，直接在发送端配置编码器进行编码时所使用的一种ALF模式，此时，发送端确定自身所配置的ALF模式为编码器进行编码时使用的ALF模式。
这里，所述ALF模式可以是实施例一中表2所示的任意一种，也可以是实施例一中adaptive_loop_filter_enable_flag的值为0时对应的、表示图像中所有分片均不可使用ALF的ALF模式。
S402，编码器生成对应所述ALF模式的参数集，该参数集中包含有所述ALF模式的ALF标识信息，并为所生成的参数集分配用于标识所述参数集的参数集索引序号；
S403，编码器根据所生成的参数集，进行编码。
具体地，编码器将所述参数集的信息写入码流，在分片层编码过程中将所述参数集索引序号写入当前编码单元中的分片层头信息，并确定编码使用的滤波器，将所述滤波器的参数写入到所述分片层头信息。
这里，确定编码使用的滤波器的过程，可以通过现有的方法实现，典型方法如基于率失真准则的分片层分块/分区域滤波器选择方法，也可以通过下述实施例四所述的方法实现。
这里，编码单元可以是当前正在进行编码处理的图像或当前正在编码处理的图像的分片。
需要说明的是，本实施例中所提到的ALF模式是基于实施例一中所提到的ALF模式，本实施例中编码器编码得到的码流可以通过实施例一提供的解码方法进行解码。
实施例三
本实施例的编码器综合使用多种ALF模式对输入视频源进行编码，以适应可用信源编码码率、编解码器对计算复杂度和编码效率之间的折衷要求。
如图5所示，采用多种ALF模式进行一次编码的具体流程，可以包括如下步骤：
S501，编码器生成对应各ALF模式的多个参数集，并为所生成的各参数集分配参数集索引序号；
具体地，所述各ALF模式包括5种ALF模式，分别是实施例一表2所示的4种ALF模式，和实施例一中adaptive_loop_filter_enable_fiag的值为0时对应的、表示图像中所有分片均不可使用ALF的ALF模式。
其中，所述ALF模式与所述参数集为一一对应、或一多对应的关系，即对应一种ALF模式，可以生成一种或多种参数集。特殊地，对于实施例一中表2的ALF模式3，可以生成对应不同ALF刷新周期的多个参数集。
在步骤501之前，可以预先在发送端配置上述各ALF模式，即将上述各ALF模式的ALF标识信息预先配置到发送端，如此，编码器可以根据发送端中配置的各ALF模式，生成对应的多个参数集。
S502，发送端为编码器确定初始使用的ALF模式，所述编码器根据所述发送端确定的ALF模式，确定初始使用的参数集；
这里，发送端为编码器确定初始使用的ALF模式的具体实现过程与实施例二中S401的具体实现过程相似，不再赘述。
S503，编码器根据当前所使用的参数集，对当前编码单元进行编码；
具体地，编码器将当前所使用的参数集的信息写入码流，在分片层编码过程中将所述参数集的参数集索引序号写入当前编码单元中的分片层头信息，并确定编码使用的滤波器，将所述滤波器的参数写入到所述分片层头信息。
对于第一个编码单元，编码器将所确定初始使用的参数集的信息写入码流，在分片层编码过程中将所述参数集的参数集索引序号写入第一个编码单元包含的各分片的头信息中，并确定编码使用的滤波器，将所述滤波器的参数写入到所述分片层头信息。
S504，编码器判断输入的视频序列是否已编码完成，如果是，则编码器调用结束；如果不是，继续执行S505。
这里，可以通过判断是否存在未编码的编码单元，确定输入的视频序列是否编码完成。
这里，所述编码单元可以是图像。由于在编码前是将图像划分为一个或多个分片，因此，所述编码单元还可以是图像的一个分片。
S505，发送端动态监控编码过程中可用资源的变化情况，获得编码过程中的可用资源信息。
S506，编码器根据发送端获得的可用资源信息，动态判断是否调整编码过程中所使用的ALF模式，如果是，则继续S507；否则，返回S503；
这里，所述可用资源为实施例二S401中确定ALF模式所依据的因素。
具体地，所述编码器可采用与实施例二S401相同的方法，确定当前可用资源条件下的ALF模式。如果所述编码器当前确定的ALF模式、与当前正在使用的ALF模式不同，则判断需要调整ALF模式，如果所述编码器当前确定的ALF模式、与当前正在使用的ALF模式相同，判断不需要调整ALF模式。
S507，编码器验证当前确定的ALF模式对应的参数集是否存在，如果是，则继续S509，否则，继续S508；
例如，所述ALF模式未在先前的过程中使用时，可能会不存在对应该ALF模式的参数集。
具体地，编码器验证当前确定的ALF模式对应的参数集是否存在，具体包括：验证是否有参数集包含当前所确定ALF模式的ALF标识信息，如果是，则对应当前所确定ALF模式的参数集存在；否则，对应当前所确定ALF模式的参数集不存在。
例如，如果当前确定的ALF模式为实施例一中表2所示的ALF模式3，则将验证是否有参数集包含的变量adaptive_loop_filter_pattern_idx取值为3、以及该参数集是否包含adaptive_loop_filter_period和adaptive_loop_filter_period的取值是否与预设的ALF刷新周期相同；如果是，则当前确定的ALF模式对应的参数集存在，否则，不存在与当前确定的ALF模式对应的参数集。
S508，编码器生成对应所述ALF模式的参数集，并为所生成的参数集分配参数集索引序号；
例如，如果当前确定的ALF模式为实施例一中表2所示的ALF模式3，则生成满足如下条件的参数集：所包含的变量adaptive_loop_filter_pattern_idx取值为3、且包含变量adaptive_loop_filter_period和该变量adaptive_loop_filter_period的取值与预设的ALF刷新周期相同。
S509，编码器将当前使用的参数集调整为当前所确定ALF模式对应的参数集，并跳转至步骤S503。
本实施例可应用于发送端计算资源充足、对复杂度敏感度较低，但接收端计算能力有限、对复杂度控制有较高要求的应用。例如，移动手持电视、移动终端的视频下载播放等。
需要说明的是，本实施例中所提到的ALF模式是基于实施例一中所提到的ALF模式，本实施例中编码器编码得到的码流可以通过实施例一提供的解码方法进行解码。
实施例四
本实施例对编码过程中选择滤波器的实现过程做详细说明。
具体地，如图6所示，确定编码过程所使用滤波器的具体流程，可以包括如下步骤：
S601，编码器在确定所使用的ALF模式后，根据各候选滤波器的复杂度与去噪声性能，对所有候选ALF进行分组，得到一个或多个候选滤波器组；
具体地，所述编码器对候选滤波器的分组过程，可以包括：根据复杂度由低到高依次对候选滤波器进行排序，得到对应不同复杂度区段的各候选滤波器组，再按照去噪声性能由高到低依次对所述候选滤波器组中各候选滤波器进行排序；
或者，根据去噪声能力由高到低依次对候选滤波器进行排序，得到对应不同去噪声能力区段的各候选滤波器组，再按照复杂度有低到高依次对所述候选滤波器组中各候选滤波器进行排序。
其中，所述滤波器复杂度包括：计算复杂度(如处理每像素所需加法、乘法、移位等基本数据操作的数量)、存储复杂度(如处理每像素所需存储空间大小)等与数值运算相关因素。
所述滤波器的复杂度和去噪声性能可以根据滤波器本身的类别进行评估。例如，通常情况下，高阶滤波器的去噪声能力优于低阶滤波器；同阶滤波器，系数精度和运算精度高的滤波器其去噪声能力优于低系数精度和运算精度的滤波器。高阶滤波器的复杂度高于低阶滤波器；同阶滤波器，系数精度和运算精度高的滤波器其复杂度高于低系数精度和运算精度的滤波器。
所述滤波器的复杂度和去噪声性能还可以根据已有统计数据或编码过程中积累的性能统计数据进行评估。例如，可以根据大量离线统计获得的经验数据，对各候选滤波器去噪声能力或复杂度进行统计分析；根据编码过程中滤波处理前后图像失真的下降和滤波器系数编码比特开销数，对滤波器的复杂度或去噪声性能进行评估。具体实现过程为本领域常用技术手段，在此不再赘述。
S602，编码器计算得到当前编码单元的图像重要性参数。
这里，所述编码单元可以是图像或图像的分片。
所述图像重要性参数用于表示各编码单元对视频序列整体编码效率的影响。例如，帧内编码图像的重要性通常高于帧间预测编码图像；低时间等级的双向预测编码图像的重要性高于高时间等级的同类型图像等。
所述图像重要性参数可根据图像编码类型、图像对运动补偿预测环路精度影响的参数、图像活动度等因素进行确定。图像重要性参数可以是根据某种算法直接计算得到的数值，例如使用平均绝对误差计算得到的图像活动度参数；也可以是根据常用规则对图像进行评估后得到的评分数值，例如帧内预测编码图像的重要性系数最高，帧间预测编码图像重要性次之；对于同类型的图像，可以进一步根据图像的视频内容对图像重要性进行区分，例如对于同为帧内预测编码的图像，可认为位于场景切换处的图像其图像重要性高于非场景切换处图像的图像重要性。
使用已有能够反映图像对整体编码效率影响的方法均可用于本实施例中对图像重要性进行量化。
S603，编码器根据计算得到的图像重要性参数、以及所得到的一个或多个候选滤波器组，为当前编码单元选择编码使用的滤波器。
具体地，所述编码器首先根据计算得到的图像重要性参数，确定当前编码单元的候选滤波器组，再从所确定的候选滤波器组中为当前编码单元选择要使用的滤波器。
其中，所述编码器根据计算得到的图像重要性参数、以及所得到的一个或多个候选滤波器组，为当前编码单元选择编码使用的滤波器的过程可以包括：
首先根据可用计算资源与存储资源，从对应不同复杂度区段的各候选滤波器组中选择一个候选滤波器组，然后，再根据所述图像重要性参数，从所选择的候选滤波器组中选择一个去噪声能力相匹配的滤波器，作为当前编码单元使用的滤波器。
或者，首先根据可用计算资源与存储资源，从对应不同复杂度区段的各候选滤波器组中选择一个候选滤波器组，然后，再根据所述图像重要性参数，从所选择的候选滤波器组中选择多个去噪声能力与所需去噪声能力相接近的滤波器作为候选，然后使用现有的基于率失真准则的分片层环路滤波器选择方法从候选滤波器中选择当前编码单元使用的滤波器。
或者，首先根据所述图像重要性参数，从对应不同去噪声能力区段的各候选滤波器组中选择一个候选滤波器组，然后，再根据可用计算资源与存储资源，从所述候选滤波器组中选择复杂度相匹配的滤波器，作为当前编码单元使用的滤波器。
或者，首先根据所述图像重要性参数，从对应不同去噪声能力区段的各候选滤波器组中选择一个候选滤波器组，然后，再根据可用计算资源与存储资源，从所述候选滤波器组中选择多个复杂度与所需复杂度要求相接近的滤波器作为候选，然后使用现有的基于率失真准则的分片层环路滤波器选择方法从候选滤波器中选择当前编码单元使用的滤波器。
具体地，对于图像重要性高的图像，选择去噪声性能相对较高的滤波器，对于图像重要性低的图像，可以选择去噪声性能相对较低的滤波器。可用计算资源和存储资源相对较多时，可以选择复杂度较高的滤波器，可用计算资源和存储资源相对较少时，可以选择复杂度较低的滤波器。
特别地，其它根据本实施例所描述的复杂度、去噪声性能、图像重要性参数及与三者类似的性能度量指标对候选滤波器进行分组、并使用低编码层优化工具(如基于率失真准则的分片层环路滤波器选择方法)从候选滤波器组中选择所使用滤波器，均可归属于本实施例。
本实施例可应用于发送端和接收端均计算资源充足、对复杂度敏感度较低，但对实时性有一定要求的情况。例如，数字电视，交互式网络电视(IPTV)等。
本实施例虽然以ALF为例进行说明，但本实施例中选择滤波器的方法同样可以用于其他的环路滤波应用中，如SAO中。
实施例五
本实施例中，综合使用多种的ALF模式和编码器复杂度分配方法进行编码，以适应可用信源编码码率、编解码器对计算复杂度和编码效率之间的折衷要求。本实施例中，对需要对视频图像进行多次编码的过程做了详细说明。
具体地，如图7所示，本实施例中对视频图像两次编码的流程，可以包括如下步骤：
S701，与S501完全相同；
S702，编码器根据所述参数集，对输入的视频序列进行第一次编码；
具体地，编码器对视频序列进行第一次编码的具体实现过程如实施例二、实施例三、实施例四所示，在此不再赘述。
这里，第一次编码过程可以是一个完整的编码流程，也可以是部分编码流程，如第一次编码过程通常是不包含输出码流步骤的部分编码流程。
S703，编码器获得第一次编码过程中的信源特性参数、编码器控制辅助参数等信息，并根据所获得的第一次编码过程中的信源特性参数、编码器控制辅助参数等信息，确定第二次编码时各图像或各视频区段所使用的ALF模式；
这里，所述编码器还可根据所获得的第一次编码过程中的信源特性参数、编码器控制辅助参数等信息，确定第二次编码过程中的编码模块参数。
其中，所述编码模块参数可以包括：图像组(GOP，Group Of Pictures)的长度及GOP中各图像的编码类型(如帧内预测、帧间单向预测、帧间双向预测等)、为可使用ALF的编码单元进一步确定的滤波器参数、以及其它编码器控制参数，如量化参数等。其中的图像编码类型与实施例一中的第一环路滤波模式、第二环路滤波模式有关。
其中，所述信源特性参数可以包括：图像活动度、场景切换图像位置、各场景区段内图像间运动程度等。
所述编码器控制辅助参数可以包括：各编码预测、分块模式对各图像或视频区段内容区域、不同图像或不同视频区段间运动程度的适用性；编码器对各图像或视频区段内容区域、各图像间或各视频区段间运动程度的适用性、复杂度、编码效率；各ALF模式对各图像或各视频区段内容区域、不同预测编码类型的各图像或各视频区段的适用性、复杂度、编码效率等。
所述编码器控制辅助参数主要用于描述不同编码工具(如预测、分块模式，ALF模式等)对输入视频序列不同特性的视频段、图像、图像中不同纹理特征的区域的适用能力，用以为第二次编码过程确定对各不同视频区段、图像、图像中不同纹理特征区域所使用的编码工具及其参数，如为静止场景部分选用单向帧间预测模式、为运动剧烈场景选用帧内预测模式；在使用第三环路滤波模式时，为场景变化快的视频去段设置较小的刷新周期值，为场景变化慢的视频区段设置较大的刷新周期值。
所述编码器可根据第一次编码过程中获得的信源特性参数、编码器控制辅助参数等信息，按照场景变化、运动剧烈程度等因素将输入的视频序列划分为多个视频区段。或者，也可以将输入的视频序列分为多个图像。采用实施例二或实例三中确定ALF模式的方式确定各图像或各视频区段的ALF模式。
S704，编码器为S703所确定使用的ALF模式对应的各参数集，重新分配参数集索引序号。
具体地，编码器根据在第一次编码过程后所确定的各ALF模式在第二次编码过程中的使用次数，按照次数由多到少，对所述各ALF模式进行排序，并根据排序结果，重新为所述各ALF模式对应的参数集分配参数集索引序号。具体地，排序在前的ALF模式所对应的参数集分配数值小的参数集索引序号，如此，能够节省参数集索引序号的比特数，减少后续将参数集索引序号写入分片层头信息需要的时间和资源，有利于节省资源。
S705，编码器根据所述S704重新分配参数集索引序号后的各参数集、S703所确定第二次编码时各图像或各视频区段所使用的ALF模式、以及第一次编码过程中选择的滤波器，完成对输入视频序列的第二次编码，并输出第二次编码得到的码流。
具体地，编码器根据S703所确定第二次编码时各图像或各视频区段使用的ALF模式，确定对各图像或各视频区段进行编码时使用的参数集，将各图像或各视频区段使用的参数集写入码流，并将所述参数集的参数集索引序号写入各图像或各视频区段的分片层头信息中，以及将第一次编码过程中所选择滤波器的相关参数写入各图像或各视频区段的分片层头信息。
这里，编码器可以图像或图像的分片为编码单元进行编码。具体实现过程与上述实施例二和/或实施例三中的编码过程相似，在此不再赘述。
本实施例可应用于发送端和接收端均计算资源充足、对复杂度敏感度较低的应用。例如，数字电视和IPTV的过往节目点播回放、电影点播、高清数字家庭影院等。本实施例还可以应用于发送端计算资源充足、对复杂度敏感度较低，但接收端计算能力有限、对复杂度控制有较高要求的应用。例如，移动终端的视频下载播放、电影点播、移动电视过往节目点播回放等。
需要说明的是，本实施例中所提到的ALF模式与实施例一中的ALF模式相同，本实施例中编码器编码得到的码流可以通过实施例一提供的解码方法进行解码。
实施例六
本实施例提供一种电子设备，所述电子设备可以包括为本发明所提供的解码器，该解码器可以通过实施例一的具体实现过程对环路滤波标识信息进行解码。
所述电子设备还可以包括本发明所提供的编码器，通过实施例二到实施例五中所提供的方法，实现编码。
具体地，本实施例的电子设备可以是视频通信应用中相关码流生成设备和接收播放设备，例如，手机、计算机、服务器、机顶盒、便携式移动终端、数字电视、数字摄像机等。
需要说明的是，所述发送端用于发送视频信息，接收端用于接收视频信息。上述各实施例可以任意结合使用，也可以单独实施。
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。

Claims (33)

1.一种环路滤波编码方法，其特征在于，所述方法包括：
设置用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式；
根据所述环路滤波模式，生成参数集；
根据所生成的参数集，进行编码。
2.根据权利要求1所述环路滤波编码方法，其特征在于，所述方法具体为：
确定两种或两种以上能够用于编码过程的所述环路滤波模式；
对于所述各环路滤波模式，分别生成包含有所述环路滤波模式的环路滤波标识信息的一个或多个参数集；
确定当前编码过程中所使用的环路滤波模式并根据当前编码过程中所使用环路滤波模式对应的参数集，进行编码。
3.根据权利要求2所述环路滤波编码方法，其特征在于，所述两种或两种以上环路滤波模式包括如下环路滤波模式中的任意两种或两种以上：
表示允许每个分片使用环路滤波的第零环路滤波模式；
表示仅允许帧内编码分片使用环路滤波的第一环路滤波模式；
表示仅允许在用于帧间预测参考的图像中的分片使用环路滤波的第二环路滤波模式；
表示在分片的图像序号(POC)值为环路滤波刷新周期的整数倍时，允许在所述分片使用环路滤波的第三环路滤波模式；
表示所有分片均不允许使用环路滤波的第四环路滤波模式。
4.根据权利要求1所述环路滤波编码方法，其特征在于，所述方法具体为：
确定当前编码过程所使用的环路滤波模式；
生成包含有所确定环路滤波模式的环路滤波标识信息的参数集；
根据所生成的参数集，进行编码。
5.根据权利要求4所述环路滤波编码方法，其特征在于，所述环路滤波模式为如下环路滤波模式中的任意一种：
表示允许每个分片使用环路滤波的第零环路滤波模式；
表示仅允许帧内编码分片使用环路滤波的第一环路滤波模式；
表示仅允许在用于帧间预测参考的图像中的分片使用环路滤波的第二环路滤波模式；
表示在分片的POC值为环路滤波刷新周期的整数倍时，允许在所述分片使用环路滤波的第三环路滤波模式；
表示所有分片均不允许使用环路滤波的第四环路滤波模式。
6.根据权利要求1所述环路滤波编码方法，其特征在于，所述确定用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式，具体为：
根据下述因素中的一种或多种：具体应用需求、编码过程的可用计算资源与存储资源、视频信源特性、信源编码码率、接收端处理能力，确定用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式。
7.根据权利要求1至6任一项所述环路滤波编码方法，其特征在于，所述生成包含有所述环路滤波模式的环路滤波标识信息的参数集之后，所述方法还包括：
为所生成的参数集分配用于标识所述参数集的参数集索引序号。
8.根据权利要求7所述环路滤波编码方法，其特征在于，所述根据所生成的参数集，进行编码，包括：
将所述参数集的信息写入码流，在分片层编码过程中将所述参数集索引序号写入当前编码单元中的分片层头信息，并确定编码使用的滤波器，将所述滤波器的参数写入到所述分片层头信息。
9.根据权利要求8所述环路滤波编码方法，其特征在于，所述确定编码使用的滤波器，包括：
根据各候选滤波器的复杂度与去噪声性能，对所有候选滤波器进行分组，得到一个或多个候选滤波器组；
计算得到当前编码单元的图像重要性参数；
根据计算得到的图像重要性参数、以及所得到的一个或多个候选滤波器组，为当前编码单元选择编码使用的滤波器。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、8、和9中任一项所述环路滤波编码方法，其特征在于，所述方法还包括：
验证当前编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式，与上一个编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式是否相同；
如果不是，则调整当前使用的参数集；如果是，则不调整当前使用的参数集。
11.根据权利要求10所述环路滤波编码方法，其特征在于，所述调整当前使用的参数集，包括：
验证对应当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式的参数集是否存在，如果是，直接将当前使用的参数集调整为当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集；如果不是，生成当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集，并将当前使用的参数集调整为当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集。
12.根据权利要求10所述环路滤波编码方法，其特征在于，所述验证当前编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式，与上一个编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式是否相同之前，所述方法还包括：
动态监控当前编码过程中可用资源的变化情况，获得当前编码过程中的可用资源信息；
根据所述可用资源信息，确定当前编码单元进行编码时的环路滤波模式。
13.根据权利要求1、2、3、4、5、6、8、9、10、11、12中任一项所述环路滤波编码方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所获得的上一次编码过程中的信源特性参数、和编码器控制辅助参数，确定当前编码过程中各图像或各视频区段使用的环路滤波模式；
根据所述当前编码过程中各图像或各视频区段所使用环路滤波模式对应的参数集，分别对所述各图像或各视频区段进行编码。
14.根据权利要求13所述环路滤波编码方法，其特征在于，
所述方法还包括：为当前编码过程中各图像或各视频区段所使用环路滤波模式对应的参数集重新分配参数集索引序号；
根据所述当前编码过程中各图像或各视频区段所使用环路滤波模式对应的参数集，分别对所述各图像或各视频区段进行编码，为：根据所述重新分配参数集索引序号后得到的各参数集，分别对所述各图像或各视频区段进行编码。
15.根据权利要求14所述环路滤波编码方法，其特征在于，所述为当前编码过程中各图像或各视频区段所使用环路滤波模式对应的参数集重新分配参数集索引序号，包括：
根据所述各图像或各视频区段的环路滤波模式在当前编码过程中使用次数，按照使用次数由多到少，对所述各环路滤波模式进行排序；
按照所述各环路滤波模式的排序顺序，为所述各环路滤波模式对应的参数集，依次分配数值由小到大的参数集索引序号。
16.一种编码器，其特征在于，所述编码器包括：确定模块、生成模块和编码模块；其中，
确定模块，用于设置用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式；
生成模块，用于根据所述确定模块设置的环路滤波模式，生成参数集；
编码模块，用于根据所述生成模块生成的参数集，进行编码。
17.根据权利要求16所述的编码器，其特征在于，
所述确定模块，还用于确定两种或两种以上能够用于编码过程的所述环路滤波模式；
生成模块，还用于对于所述确定模块所确定的各环路滤波模式，分别生成包含有所述环路滤波模式的环路滤波标识信息的一个或多个参数集；
编码模块，还用于确定当前编码过程中所使用的环路滤波模式并根据当前编码过程中所使用环路滤波模式对应的参数集，进行编码。
18.根据权利要求16所述的编码器，其特征在于，
所述确定模块，还用于确定当前编码过程所使用的环路滤波模式；
生成模块，还用于生成包含有所述确定模块所确定环路滤波模式的环路滤波标识信息的参数集；
编码模块，还用于根据所述生成模块生成的参数集，进行编码。
19.根据权利要求16、17或18所述的编码器，其特征在于，
所述确定模块，还用于根据下述因素中的一种或多种，确定用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式：具体应用需求、编码过程的可用计算资源与存储资源、视频信源特性、信源编码码率、接收端处理能力。
20.根据权利要求16所述的编码器，其特征在于，
所述生成模块，还用于为所生成的参数集分配用于标识所述参数集的参数集索引序号；
所述编码模块，还用于将所述参数集的信息写入码流，在分片层编码过程中将所述参数集索引序号写入当前编码单元中的分片层头信息，并确定编码使用的滤波器，将所述滤波器的参数写入到所述分片层头信息。
21.根据权利要求16所述的编码器，其特征在于，所述编码模块，还用于采用如下方法确定编码使用的滤波器：
根据各候选滤波器的复杂度与去噪声性能，对所有候选滤波器进行分组，得到一个或多个候选滤波器组；
计算得到当前编码单元的图像重要性参数；
根据计算得到的图像重要性参数、以及所得到的一个或多个候选滤波器组，为当前编码单元选择编码使用的滤波器。
22.根据权利要求16所述的编码器，其特征在于，所述编码器还包括验证模块和调整模块，其中，
调整模块，用于调整当前使用的参数集；
验证模块，用于当前编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式，与上一个编码单元进行编码时所确定的环路滤波模式是否相同，并在不相同时，启动所述调整模块。
23.根据权利要求22所述的编码器，其特征在于，
所述调整模块，还用于验证对应当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式的参数集是否存在，如果是，直接将当前使用的参数集调整为当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集；如果不是，通过所述生成模块生成当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集，并将当前使用的参数集调整为当前编码单元进行编码时所确定环路滤波模式对应的参数集。
24.根据权利要求16、17、18、20、21、22、和23中任一项所述的编码器，其特征在于，
所述确定模块，还用于所获得的上一次编码过程中的信源特性参数、和编码器控制辅助参数，确定当前编码过程中各图像或各视频区段使用的环路滤波模式；
所述编码模块，还用于根据所述确定模块所确定的、当前编码过程中各图像或各视频区段所使用环路滤波模式对应的参数集，分别对所述各图像或各视频区段进行编码。
25.一种环路滤波解码方法，其特征在于，所述方法包括：
对参数集相关码流中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；
对分片层中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；
其中，所述环路滤波模式用于指示环路滤波在编码过程中的使用方式。
26.根据权利要求25所述环路滤波解码方法，其特征在于，所述对参数集相关码流中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码，包括：
读取参数集相关码流中的比特，得到用于标识所述环路滤波标识信息的各语法单元的取值，并将所述各语法单元的取值赋给所述参数集数据结构中的对应变量。
27.根据权利要求25所述环路滤波解码方法，其特征在于，所述对分片层中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码，包括：
获得所述参数集中用于标识所述环路滤波标识信息的各语法单元的取值，并将所述语法单元的取值传递给分片层数据结构的对应变量。
28.根据权利要求25至27任一项所述环路滤波解码方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据解码得到的环路滤波标识信息，对分片层中的环路滤波器相关参数进行解析。
29.一种解码器，其特征在于，所述解码器包括：第一解码单元和第二解码单元，其中，
第一解码单元，用于对参数集相关码流中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；
第二解码单元，用于对分片层中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；
其中，所述环路滤波模式用于指示环路滤波在编码过程中的使用方式。
30.根据权利要29所述的解码器，其特征在于，所述第一解码单元，还用于读取参数集相关码流中的比特，得到用于标识所述环路滤波标识信息的各语法单元的取值，并将所述各语法单元的取值赋给所述参数集数据结构中的对应变量。
31.根据权利要29所述的解码器，其特征在于，所述第二解码单元，还用于获得所述参数集中用于标识所述环路滤波标识信息的各语法单元的取值，并将所述语法单元的取值传递给分片层数据结构的对应变量。
32.根据权利要求29至31任一项所述的解码器，其特征在于，所述第二解码单元，还用于根据解码得到的环路滤波标识信息，对分片层中的环路滤波器相关参数进行解析。
33.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括编码器和/或解码器，其中，
所述编码器包括确定模块、生成模块和编码模块，确定模块用于设置用于指示环路滤波在编码过程中使用方式的环路滤波模式；生成模块用于根据所述确定模块设置的环路滤波模式，生成参数集；编码模块用于根据所述生成模块生成的参数集，进行编码；
所述解码器包括第一解码单元和第二解码单元，第一解码单元，用于对参数集相关码流中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；第二解码单元，用于对分片层中环路滤波模式的环路滤波标识信息进行解码；其中，所述环路滤波模式用于指示环路滤波在编码过程中的使用方式。
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