CN103109532B - 视频编码设备和视频解码设备 - Google Patents

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Abstract

当将伪随机噪声插入注入到以块边界为中心的区域时，一种视频编码设备和视频编码方法解码设备防止了将伪随机噪声插入注入到包括用于后续随后的Planar模式滤波的参考图像的区域，以便于抑制线性伪影。视频编码设备包括：反量化单元，用于对量化索引进行反量化一以获得量化表示值；频率反变换单元，用于对由反量化单元获得的量化表示值进行频率反变换，以获得重构的图像块；以及自适应失真去除滤波器单元，用于将伪随机噪声注入到以重构的图像块的边界为中心的区域，其中自适应失真去除滤波器单元不将伪随机噪声注入到包括用于Planar模式滤波的参考图像的区域。

Description

视频编码设备和视频解码设备
技术领域
本发明涉及应用了视频编码技术的视频编码设备和视频解码设备。
背景技术
通常，在对来自外部的视频信号输入进行数字化之后，视频编码设备执行符合预定的视频编码方案的编码处理以创建编码数据，即比特流。
作为预定的视频编码方案，可以使用在非专利文献(NPL)1中描述的ISO/IEC14496-10高级视频编码(AVC)。作为AVC编码器的参考模型，联合模型方案是已知的(在下文中称为典型的视频编码设备)。
参考图20，以下描述了接收数字化的视频的每个帧作为输入并且输出比特流的典型的视频编码设备的结构和操作。
如图20中所示，典型的视频编码设备包括MB缓冲器101、频率变换单元102、量化单元103、熵编码器104、反量化单元105、频率反变换单元106、图片缓冲器107、失真去除滤波器单元108a、解码图片缓冲器109、帧内预测单元110、帧间预测单元111、编码控制单元112以及开关100。
典型的视频编码设备将每个帧划分成大小为16×16像素的块，称为宏块(MB)，并且进一步将每个MB划分成大小为4×4像素的块，其中作为划分的结果所获得的每个4×4的块是编码的最小单位。
图21是在每个帧具有QCIF(四分之一中间通用格式)的空间分辨率的情况下的块划分的示例的说明性示图。出于简单的目的，下面通过仅关注于像素亮度值来描述在图20中示出的每个单元的操作。
MB缓冲器101存储输入图像帧中要编码的MB的像素值。在下文中，将要编码的MB称为输入MB。
从MB缓冲器101提供的输入MB中减去通过开关100从帧内预测单元110或帧间预测单元111提供的预测信号。已经减去了预测信号的输入MB在下文中被称为预测误差图像块。
帧内预测单元110使用存储在图片缓冲器107中的、并且具有与当前帧相同的显示时间的重构图像来创建帧内预测信号。使用帧内预测信号编码的MB在下文中被称为帧内MB。
帧间预测单元111使用存储在解码图片缓冲器109中的、并且具有与当前帧不同的显示时间的参考图像来创建帧间预测信号。使用帧间预测信号编码的MB在下文中被称为帧间MB。
仅包括帧内MB的编码的帧被称为I帧。不仅包括帧内MB还包括帧间MB的编码的帧被称为P帧。不是仅一个参考图像而是两个参考图像同时用于帧间预测信号创建的包括帧间MB的编码帧被称为B帧。
编码控制单元112将帧内预测信号和帧间预测信号中的每一个与存储在MB缓冲器101中的输入MB进行比较，选择与较小能量的预测误差图像块相对应的预测信号，并且相应地控制开关100。将关于所选择的预测信号的信息(帧内预测模式、帧间预测模式以及帧间预测相关信息)提供给熵编码器104。
编码控制单元112还基于输入MB或预测误差图像块来选择适合预测误差图像块的频率变换的整数DCT(离散余弦变换)的基块大小。整数DCT指在典型的视频编码设备中通过用整数近似DCT基所获得的基进行的频率变换。基块大小可从三个块大小中选择，即16×16、8×8以及4×4。当输入MB或预测误差图像块具有较平坦的像素值时，选择较大的基块大小。关于所选择的整数DCT基大小的信息被提供给频率变换单元102和熵编码器104。关于所选择的预测信号的信息、关于所选择的整数DCT基大小等的信息以及稍后描述的量化参数在下文中被称为辅助信息。
编码控制单元112进一步监视从熵编码器104输出的比特流的比特数，以便对不大于目标比特数的帧进行编码。编码控制单元112在输出比特流的比特数大于目标比特数时输出用于增加量化步长大小的量化参数，而在输出比特流的比特数小于目标比特数时输出用于减小量化步长大小的量化参数。这样执行编码使得输出比特流接近目标比特数。
频率变换单元102用所选择的整数DCT基大小来对预测误差图像块进行从空间域到频域的频率变换。变换到频域的预测误差被称为变换系数。
量化单元103用与从编码控制单元112提供的量化参数相对应的量化步长大小来对变换系数进行量化。量化后的变换系数的量化索引也被称为电平。
熵编码器104对辅助信息和量化索引进行熵编码，并且输出得到的比特序列，即比特流。
反量化单元105和频率反变换单元106对从量化单元103提供的量化索引进行反量化以获得量化表示值，并且进一步对量化表示值进行频率反变换以使其返回原始空间域，以供随后的编码。返回原始空间域的预测误差图像块在下文中被称为重构的预测误差图像块。
图片缓冲器107存储通过将预测信号添加到重构的预测误差图像块所获得的重构的图像块，直至对包括在当前帧中的所有MB都进行了编码。由缓冲器107中的重构的图像构成的图片在下文中被称为重构的图像图片。
失真去除滤波器单元108a对重构的图像的每个MB的边界以及MB的内部块进行滤波，从而执行去除存储在图片缓冲器107中的重构的图像的失真(块失真和带失真)的处理。
图22和图23中的每一个都是用于描述失真去除滤波器单元108a的操作的说明性示图。
失真去除滤波器单元108a对MB的水平块边界和MB的内部块进行滤波，如图22中所示。失真去除滤波器单元108a还对MB的垂直块边界和MB的内部块进行滤波，如图23中所示。水平块边界是4×4块的左侧块边界0、4、8和12；4×4块的左侧块边界1、5、9和13；4×4块的左侧块边界2、6、10和14；以及4×4块的左侧块边界3、7、11和15。垂直块边界是4×4块的上侧块边界0、1、2和3；4×4块的上侧块边界4、5、6和7；4×4块的上侧块边界8、9、10和11；以及4×4块的上侧块边界12、13、14和15。
注意，在对于MB使用8×8块大小的整数DCT的情况下，仅4×4块的左侧块边界0、4、8和12，4×4块的左侧块边界2、6、10和14，4×4块的上侧块边界0、1、2和3以及4×4块的上侧块边界8、9、10和11是要进行失真去除的块边界。在16×16块大小的整数DCT的基是通过用整数近似16×16块大小的DCT的基所获得的基并且对于MB使用16×16块大小的整数DCT的情况下，仅4×4块的左侧块边界0、4、8和12以及4×4块的上侧块边界0、1、2和3是要进行失真去除的块边界。
关于每个水平块边界的滤波处理，用p3、p2、p1和p0来表示块边界左侧的滤波前的像素，用P3、P2、P1和P0来表示块边界左侧的滤波后的像素，用q0、q1、q2和q3来表示块边界右侧的滤波前的像素，并且用Q0、Q1、Q2和Q3来表示块边界右侧的滤波后的像素。
关于每个垂直块边界的滤波处理，用p3、p2、p1和p0来表示块边界上侧的滤波前的像素，用P3、P2、P1和P0来表示块边界上侧的滤波后的像素，用q0、q1、q2和q3来表示块边界下侧的滤波前的像素，并且用Q0、Q1、Q2和Q3来表示块边界下侧的滤波后的像素。
假定P3、P2、P1、P0、Q0、Q1、Q2和Q3分别被初始化为p3、p2、p1、p0、q0、q1、q2和q3。
对于块边界的滤波处理在水平方向和垂直方向是相同的。因此，对块边界的滤波处理的以下描述不特别区分是水平方向还是垂直方向。图24示出了失真去除滤波器单元108a的内部结构。
在图24中示出的失真去除滤波器单元108a中，首先块边界强度确定单元1081基于相邻块的辅助信息来确定块边界强度bS(0≤bS≤4)，参见NPL1中的8.7Deblockingfilterprocess。图25是示出了确定bS的处理的流程图。
在块边界处的像素p0和像素q0中的任一个是帧内MB的像素的情况下(步骤S101)，块边界强度确定单元1081确定像素p0和像素q0是否是MB边界两侧的像素(步骤S102)。在像素p0和像素q0是MB边界两侧的像素的情况下，块边界强度确定单元1081将bS确定为4。在像素p0和像素q0不是MB边界两侧的像素的情况下，块边界强度确定单元1081将bS确定为3。
在像素p0和像素q0都不是帧内MB的像素的情况下，块边界强度确定单元1081确定在像素p0和像素q0分别属于的任何一个块中是否存在量化索引(步骤S103)。在像素p0和像素q0分别属于的任何一个块中存在量化索引的情况下，块边界强度确定单元1081将bS确定为2。在像素p0和像素q0分别属于的任何一个块中都不存在量化索引的情况下，块边界强度确定单元1081确定帧间预测在像素p0和像素q0之间是否是不连续的(步骤S104)。在帧间预测不连续的情况下，块边界强度确定单元1081将bS确定为1。在帧间预测并非不连续的情况下，块边界强度确定单元1081将bS确定为0。
在NPL1中在8.7.2Filteringprocessforasetofsamplesacrossahorizontalorverticalblockedge中更详细地描述了确定bS的处理。
当bS较大时，确定块边界具有较大的改变量，并且应用较强的滤波。当bS＝0时，不应用滤波。
下面对于块边界限于bS＞0，分别对bS＝4的情况和bS＜4的情况，在基于NPL1的NPL2中，描述了使用伪随机噪声的滤波处理。
在bS＝4的情况下，对于要处理的块边界的行(在水平滤波中)或列(在垂直滤波中)的pos(0≤pos≤16)的每个边缘，边缘确定单元1082将|p0-q0|＜α/4和|p1-p0|＜β的边缘确定为要滤波的边缘。滤波器单元1083通过下面的等式来计算P0、P1和P2，该等式使用与pos相对应的伪随机噪声ditherP[pos](1≤ditherP[pos]≤7)。
P0＝(p2+2*p1+2*p0+2*q0+q1+ditherP[pos])/8(1)
P1＝(p3+2*p2+2*p1+2*p0+q0+ditherP[pos])/8(2)
P2＝(2*p3+3*p2+p1+p0+q0+ditherP[pos])/8(3)
这里，当量化参数Q较大时，α和β都是较大的参数，并且pos是与要处理的块位置的坐标相对应的位置。
类似地，在bS＝4的情况下，对于要处理的块边界的行(在水平滤波中)或列(在垂直滤波中)的pos(0≤pos≤16)的每个边缘，边缘确定单元1082将|p0-q0|＜α/4和|q1-q0|＜β的边缘确定为要滤波的边缘。滤波器单元1083通过下面的等式来计算Q0、Q1和Q2，该等式使用与pos相对应的伪随机噪声ditherQ[pos](1≤ditherQ[pos]≤7)。
Q0＝(q2+2*q1+2*q0+2*p0+p1+ditherQ[pos])/8(4)
Q1＝(q3+2*q2+2*q1+2*q0+p0+ditherQ[pos])/8(5)
Q2＝(2*q3+3*q2+q1+q0+p0+ditherQ[pos])/8(6)
通过将伪随机噪声注入到等式(1)至(6)示出的块边界，不仅去除了块失真，而且带失真也变得视觉上不明显了。
在bS＜4的情况下，对于要处理的块边界的行(在水平滤波中)或列(在垂直滤波中)的pos(0≤pos≤16)的每个边缘，边缘确定单元1082将|p0-p2|＜β的边缘确定为要滤波的边缘。滤波器单元1083通过下面的等式来计算P0。
P0＝p0+Clip3{-tc，tc，(2*(q0-p0)+p1-q1+4)/8}(7)
这里，tc是当bS和量化参数Q较大时较大的参数。
类似地，在bS＜4的情况下，对于要处理的块边界的行(在水平滤波中)或列(在垂直滤波中)的pos(0≤pos≤16)的每个边缘，边缘确定单元1082将|q0-q2|＜β的边缘确定为要滤波的边缘。滤波器单元1083通过下面的等式来计算Q0。
Q0＝q0-Clip3{-tc，tc，(2*(q0-p0)+p1-q1+4)/8}(8)
解码图片缓冲器109将从失真去除滤波器单元108a提供的去除了失真的重构的图像图片存储为参考图像图片，其中从失真去除滤波器单元108a已经去除了块失真和振荡(ringing)失真。参考图像图片的图像用作用于创建帧间预测信号的参考图像。
在图20中示出的视频编码设备通过下述处理来创建比特流。
引用列表
非专利文献
NPL1：ISO/IEC14496-10AdvancedVideoCoding
NPL2：G.ConklinandN.Gokhale，“Dithering5-tapFilterforInloopDeblocking”，JointVideoTeam(JVT)ofISO/IECMPEG&ITU-TVCEG，JVT-C056，May，2002
NPL3：“TestModelunderConsideration”，Document：JCTVC-B205，JointCollaborativeTeamonVideoCoding(JCT-VC)ofITU-TSG16WP3andISO/IECJTC1/SC29/WG112ndMeeting：Geneva，CH，21-28July，2010
发明内容
技术问题
在NPL3中的考虑中的测试模型(TMuCh方案)中介绍了称为Planar预测的新的概念的帧内预测，参见Section5.1.1.3.1Specificationofintraplanarprediction。在Planar预测中，首先基于使用参考图像的预测编码从编码器传送要编码的块的右下部图像(参见图26)。在Planar预测中，然后使用传送的右下部图像和要编码的块的周围参考图像，通过一维线性内插来计算要编码的块的最右列和底行的预测图像(参见图27)。最后，通过二维线性内插来计算其余区域的预测图像(参见图28)。
对于使用Planar预测(在下文中还称为Planar模式)的块不传送预测误差(原始信号和内插图像之间的差)。即，内插图像本身用作重构的图像。因此，对于相邻Planar模式块的边界，在NPL3中的Section5.4.1Deblockingfilterprocess中的Planar模式滤波中描述了与在背景技术部分中所描述的失真去除不同的处理。在Planar模式滤波中，使用块便捷的两侧上的预定位置的图像(参见图30)对相邻Planar模式块的块边界执行一维线性内插(参见图29)。对于水平块边界，预定位置的图像包括块边界左侧的第M/4个图像以及块边界右侧的第M/4个图像。对于垂直块边界，预定位置的图像包括块边界上侧的第M/4个图像以及块边界下侧的第M/4个图像。在下文中，预定位置的图像被称为基准图像，并且通过使用参考图像的一维内插所获得的去除了失真的图像被称为Planar模式滤波图像。
通过使用基准图像的一维内插来计算Planar模式滤波图像。因此，存在下述问题：当通过常规的失真去除技术来将伪随机噪声注入到以块边界为中心的区域时，注入到基准图像的伪随机噪声由于一维内插而在水平和垂直方向上扩散，从而线性地产生伪影(线性伪影)。
本发明的一个目的在于，当将伪随机噪声注入到以块边界为中心的区域时，防止将伪随机噪声注入到包括要进行随后的Planar模式滤波的基准图像的区域，以便于抑制线性伪影。
对问题的解决方案
根据本发明的一种视频编码设备，包括：反量化装置，用于对量化索引进行反量化以获得量化表示值；频率反变换装置，用于对反量化装置所获得的量化表示值进行反变换，以获得重构的图像块；以及噪声注入装置，用于将伪随机噪声注入到以重构的图像块的边界为中心的区域，其中所述噪声注入装置不将伪随机噪声注入到包括用于Planar模式滤波的基准图像的区域。
根据本发明的一种视频解码设备，包括：反量化装置，用于对量化索引进行反量化以获得量化表示值；频率反变换装置，用于对反量化装置所获得的量化表示值进行反变换，以获得重构的图像块；以及噪声注入装置，用于将伪随机噪声注入到以重构的图像块的边界为中心的区域，其中所述噪声注入装置不将伪随机噪声注入到包括用于Planar模式滤波的基准图像的区域。
根据本发明的一种视频编码方法，包括：对量化索引进行反量化以获得量化表示值；对所获得的量化表示值进行反变换以获得重构的图像块；以及将伪随机噪声注入到以所述重构的图像块的边界为中心的区域，其中在注入伪随机噪声的处理中，不将伪随机噪声注入到包括用于Planar模式滤波的基准图像的区域。
根据本发明的一种视频解码方法，包括：对量化索引进行反量化以获得量化表示值；对所获得的量化表示值进行反变换以获得重构的图像块；以及将伪随机噪声注入到以所述重构的图像块的边界为中心的区域，其中在注入伪随机噪声的处理中，不将伪随机噪声注入到包括用于Planar模式滤波的基准图像的区域。
根据本发明的一种视频编码程序，使得计算机执行：对量化索引进行反量化以获得量化表示值的处理；对所获得的量化表示值进行反变换以获得重构的图像块的处理；以及将伪随机噪声注入到以所述重构的图像块的边界为中心的、除了包括用于Planar模式滤波的基准图像的区域之外的区域的处理。
根据本发明的一种视频解码程序，使得计算机执行：对量化索引进行反量化以获得量化表示值的处理；对所获得的量化表示值进行反变换以获得重构的图像块的处理；以及将伪随机噪声注入到以所述重构的图像块的边界为中心的、除了包括用于Planar模式滤波的基准图像的区域之外的区域的处理。
本发明的有益效果
根据本发明的视频编码设备和视频解码设备包括基于块辅助信息和失真去除边缘位置来检测包括用于Planar模式滤波的参考图像的区域的装置，并且从而防止将伪随机噪声注入到用于Planar模式滤波的参考图像。因此，可以提供能够抑制线性伪影同时抑制带失真的视频编码设备和视频解码设备。
附图说明
图1是示出要处理的水平和垂直块边界、随后的水平和垂直块边界以及用于随后的水平和垂直块边界的Planar模式滤波的参考图像的说明性示图。
图2是示出在水平块边界失真去除中不注入伪随机噪声的区域的说明性示图。
图3是示出在垂直块边界失真去除中不注入伪随机噪声的区域的说明性示图。
图4是用于描述CTB的说明性示图。
图5是用于描述PU的说明性示图。
图6是用于描述TU的说明性示图。
图7是示出在示例性实施例1中的视频编码设备的结构的框图。
图8是用于描述自适应失真去除滤波器的水平滤波的应用的说明性示图。
图9是用于描述自适应失真去除滤波器的垂直滤波的应用的说明性示图。
图10是示出自适应失真去除滤波器的结构的框图。
图11是示出块边界强度确定单元的操作的流程图。
图12是示出边缘确定单元的操作的流程图。
图13是伪随机噪声注入区域确定单元的操作的流程图。
图14是示出示例性实施例2中的视频解码设备的结构的框图。
图15是示出能够实现根据本发明的视频编码设备和视频解码设备的功能的信息处理系统的结构的示例的框图。
图16是示出根据本发明的视频编码设备的主要部分的框图。
图17是示出根据本发明的视频解码设备的主要部分的框图。
图18是示出根据本发明的视频编码设备的处理的流程图。
图19是示出根据本发明的视频解码设备的处理的流程图。
图20是示出典型的视频编码设备的结构的框图。
图21是示出块划分的示例的说明性示图。
图22是用于描述失真去除滤波器的垂直滤波的应用的说明性示图。
图23是用于描述失真去除滤波器的水平滤波的应用的说明性示图。
图24是示出失真去除滤波器的结构的框图。
图25是示出确定bS的处理的流程图。
图26是用于描述Planar预测的说明性示图。
图27是用于描述Planar预测的说明性示图。
图28是用于描述Planar预测的说明性示图。
图29是用于描述Planar模式滤波的说明性示图。
图30是用于描述Planar模式滤波的说明性示图。
具体实施方式
图1是示出要处理的水平和垂直块边界、随后的水平和垂直块边界以及用于随后的水平和垂直块边界的Planar模式滤波的参考图像的说明性示图。
如图1中所示，当1个块的宽度是M时，在要处理的水平块边界中，第(M-M/4)行是用于随后的垂直块边界的Planar模式滤波的参考图像，并且第(M-M/4)列是用于随后的水平块边界的Planar模式滤波的参考图像。具体地，图2示出了在水平块边界的失真去除中不注入伪随机噪声的区域。
如图1中所示，当1个块的宽度是M时，在要处理的垂直块边界中，第(M-M/4)列是用于随后的水平块边界的Planar模式滤波的参考图像，并且第(M-M/4)行是用于随后的垂直块边界的Planar模式滤波的参考图像。具体地，图3示出了在垂直块边界的失真去除中不注入伪随机噪声的区域。
在本发明中，视频编码设备和视频解码设备基于块辅助信息和失真去除边缘位置来检测在块边界的失真去除中不注入伪随机噪声的区域。失真去除边缘位置在水平块边界的失真去除中是块边界的行号，在垂直块边界的失真去除中是块边界的列号。
在本发明中，在上述行号或列号是用于随后的水平和垂直块边界的Planar模式滤波的参考图像的行号或列号的情况下，视频编码设备和视频解码设备不将伪随机噪声注入到该行号或列号的图像。
此外，在本发明中，在要处理的块处于Planar模式的情况下，视频编码设备和视频解码设备使用Planar模式块大小来限制伪随机噪声注入范围，使得不将伪随机噪声注入到用于随后的水平和垂直块边界的Planar模式滤波的参考图像。
实施例1
该示例性实施例如下描述了使用自适应失真去除滤波器的视频编码设备，该自适应失真去除滤波器用于基于块辅助信息和失真去除边缘位置来检测在块边界的失真去除中不注入伪随机噪声的区域，并且自适应地注入伪随机噪声。
在该示例性实施例中，采用TMuC方案而不是JM方案作为视频编码方案。JM方案和TMuC方案之间的主要差异在于：Planar模式是否可用；以及与MB相对应的概念。参考NPL3中的Section7Unitdefinition，在TMuC方案中，与MB相对应的概念是编码树块(CTB)，其不被固定为16×16，而是在从128×128到8×8的范围中可变(参见图4)。最大的编码树块被称为最大编码树块(LCTB)，最小的编码树块被称为最小编码树块(SCTB)。在该说明书中，与CTB相对应的块被称为编码单位(CU)。
此外，在TMuC方案中引入了预测单位(PU)的概念作为编码树块的预测模式的单位(参见图5)以及变换单位(TU)的概念作为编码树块的频率变换的单位(参见图6)。TU在从64×64到4×4的范围中变化。注意，在帧内预测模式中仅支持在图5的说明性示图中示出的形状中的正方形。
当与图20中示出的典型的视频编码设备相比，在图7中示出的该示例性实施例中的视频编码设备包括自适应失真去除滤波器108来代替失真去除滤波器108a。以下描述自适应失真去除滤波器108的结构和操作，作为作为本发明的特征的噪声去除装置的实例。虽然在TMuC方案中介绍了称为Planar预测的新的概念的帧内预测，但是因为对于每个Planar模式块来说仅需要将由零像素组成的预测误差图像块输入到频率变换单元102，所以视频编码设备的结构几乎没有不同。
图8和图9是用于描述自适应失真去除滤波器单元108的操作的说明性示图。
自适应失真去除滤波器单元108对CU/PU/TU的水平块边界施加滤波，如图8中所示。自适应失真去除滤波器单元108还对CU/PU/TU的垂直块边界施加滤波，如图9中所示。如上所述，由于CU/PU/TU在块大小方面是可变的，所以在图8和图9中没有指定块大小。这里假定伪随机噪声注入区域的参考大小是N(＝8)。
关于如图8中所示的对于水平块边界的滤波处理，从块边界开始用p0、p1、p2…来表示块边界左侧的滤波前的像素，用P0、P1、P2…来表示块边界左侧的滤波后的像素，从块边界开始用q0、q1、q2、q3…来表示块边界右侧的滤波前的像素，并且用Q0、Q1、Q2、Q3…来表示块边界右侧的滤波后的像素。
关于如图9中所示的对于垂直块边界的滤波处理，从块边界开始用p0、p1、p2…来表示块边界上侧的滤波前的像素，用P0、P1、P2…来表示块边界上侧的滤波后的像素，从块边界开始用q0、q1、q2、q3…来表示块边界下侧的滤波前的像素，并且用Q0、Q1、Q2、Q3…来表示块边界下侧的滤波后的像素。
假定…P3、P2、P1、P0、Q0、Q1、Q2、Q3…被分别初始化为…p3、p2、p1、p0、q0、q1、q2、q3…。
对于块边界的滤波处理在水平方向和垂直方向是相同的。因此，对块边界的滤波处理的以下描述不特别区分是水平方向还是垂直方向。图10示出了自适应失真去除滤波器单元108的内部结构。
如图10中所示的包括在自适应失真去除滤波器108中的块边界强度确定单元1081、边缘确定单元1082以及滤波器单元1083与图24中所示的那些相同。伪随机噪声注入区域确定单元1084是在图24中示出的失真去除滤波器108a中所没有包括的功能块。伪随机噪声注入区域确定单元1084使用从块边界强度确定单元1081提供的块边界强度(bS)和从外部提供的块辅助信息来计算关于块边界不对称的伪随机噪声注入区域(伪随机噪声注入范围)。将所计算的伪随机噪声注入范围提供给滤波器单元1083。
下面以该顺序描述块边界强度确定单元1081、边缘确定单元1082、伪随机噪声注入区域确定单元1084和滤波器单元1083的操作。
块边界强度确定单元1081基于从自适应失真去除滤波器108外部提供的块辅助信息来确定块边界强度bS(0≤bS≤4)。图11是示出确定bS的处理的流程图。
在块边界像素p0和块边界像素q0处于相同块大小的Planar模式(S1001)的情况下，所述块边界强度确定单元1081将bS确定为4。
在块边界像素p0和块边界像素q0未处于相同块大小的Planar模式的情况下，在块边界像素p0和块边界像素中的任何一个都是帧内PU的像素的情况下，块边界强度确定单元1081将bS确定为3(步骤S1002)。
在像素p0和像素q0都不是帧内PU的像素的情况下，块边界强度确定单元1081确定在像素p0和像素q0分别属于的任何一个块中是否存在量化索引(步骤S1003)。在像素p0和像素q0分别属于的任何一个块中存在量化索引的情况下，块边界强度确定单元1081将bS确定为2。
在像素p0和像素q0分别属于的任何一个块中都不存在量化索引的情况下，块边界强度确定单元1081确定帧间预测在像素p0和像素q0之间是否是不连续的(步骤S1004)。在帧间预测不连续的情况下，块边界强度确定单元1081将bS确定为1。在帧间预测并非不连续的情况下，块边界强度确定单元1081将bS确定为0。
边缘确定单元1082使用从块边界强度确定单元1081提供的bS和从外部提供的重构的图像来确定滤波器单元1083中的滤波处理。图12是该操作的流程图。
边缘确定单元1082确定对于与要处理的块边界的8个行(水平块边界)或8个列(垂直块边界)相对应的8个边缘中的每一个来说相应的块边界是否具有bS＝4(步骤S2001)。在bS＝4的情况下，边缘确定单元1082确定针对8个边缘来执行Planar模式滤波。
在相应的块边界不具有bS＝4的情况下，边缘确定单元1082对于上述8个边缘中的每一个确定是否满足下面的条件1(步骤S2002)。在不满足条件1的情况下，边缘确定单元1082确定不对8个边缘执行滤波处理。
条件1：
bS＞0；并且
d＝|p22-2*p12+p02|+|q22-2*q12+q02|+|p25-2*p15+p05|+|q25-2*q15+q05|＜β。
在条件1中，数字下标是要处理的8个边缘的索引，如在NPL3中的Section5.4.1Deblockingfilterprocess中的“Notationofan8pixelspartofverticaledgefordeblocking”中所描述的。同时，β是取决于量化参数QP的参数，如在NPL3中的Section5.4.1Deblockingfilterprocess中的“Relationbetweenqp，tc，andbeta”中所描述的。
在满足条件1的情况下，边缘确定单元1082确定对于8个边缘的每个边缘i(0≤i≤7)来说是否满足下面的条件2(步骤S2003)。在不满足条件2的情况下，边缘确定单元1082确定对边缘i施加稍后描述的弱滤波。
条件2
d＜(β/4)；
(|p3i-p0i|+|q3i-q0i|)＜(β/8)；以及
(|p0i-q0i|)＜((5*tc+1)/2)。
这里，tc是取决于量化参数QP的参数，如在NPL3中的Section5.4.1Deblockingfilterprocess中的“Relationbetweenqp，tc，andbeta”中所描述的。
在满足条件2的情况下，边缘确定单元1082确定对于每个边缘i(0≤i≤7)来说是否满足条件3。在不满足条件3的情况下，边缘确定单元1082确定对边缘i施加下述的强滤波。在满足条件3的情况下，边缘确定单元1082确定对边缘i施加利用稍后描述的伪随机注入的强滤波。
伪随机噪声注入区域确定单元1084使用从块边界强度确定单元1081提供的块边界强度(bS)和从外部提供的块辅助信息来计算块边界像素p0侧的伪随机注入区域的大小pSize以及块边界像素q0侧的伪随机噪声注入区域的大小qSize。图13是该操作的流程图。
伪随机噪声注入区域确定单元1084使用输入块边界像素所属于的块的块辅助信息来确定该块是否是预定大小(在该示例性实施例中为16×16)的帧内预测块(步骤S3001)。在该块不是16×16或更大的帧内预测块的情况下，伪随机噪声注入区域确定单元1084将伪随机噪声注入区域的大小确定为0。伪随机噪声注入区域确定单元1084不仅可以确定帧内预测的大小，还可以确定在例如块边界像素是q0的情况下当满足|p0i-q0i|≤1并且|q0i-q7i|≤1时边缘边界及其周围的像素是否平坦(在块边界像素是p0的情况下当满足|p0i-q0i|≤1并且|p0i-p7i|≤1时边缘边界及其周围的像素是否平坦)，并且在边缘边界及其周围的像素不平坦的情况下将伪随机噪声注入区域的大小确定为0。这里，在步骤S2002中针对条件1计算的d小于预定阈值的情况下，伪随机噪声注入区域确定单元1084可以确定边缘边界及其周围的像素是平坦的。
在输入块边界像素所属于的块是16×16或更大的帧内预测块的情况下，伪随机噪声注入区域确定单元1084确定输入块边界像素是否属于Planar模式块(步骤S3002)。在输入块边界像素不属于Planar模式块的情况下，伪随机噪声注入区域确定单元1084前进到步骤S3003。在输入块边界像素属于Planar模式块的情况下，伪随机噪声注入区域确定单元1084前进到步骤S3004。
在步骤S3003中，伪随机噪声注入区域确定单元1084确定输入块边界像素是否是p0。在输入块边界像素是p0的情况下，伪随机噪声注入区域确定单元1084将伪随机噪声注入区域的大小确定为N(N＝8)。在输入块边界像素不是p0的情况下，伪随机噪声注入区域确定单元1084使用q0所属于的M×M块(M＝16、32、64)的一边的大小M将伪随机噪声注入区域的大小确定为M-N。
在步骤S3004中，伪随机噪声注入区域确定单元1084确定边缘i是否是包括用于随后的水平和垂直块边界的Planar模式滤波的参考图像的行或列。在边缘i是包括用于随后的水平和垂直块边界的Planar模式滤波的参考图像的行或列的情况下，伪随机噪声注入区域确定单元1084将伪随机噪声注入区域的大小确定为0，使得不将伪随机噪声注入到用于随后的水平和垂直块边界的Planar模式滤波的参考图像。在边缘i不包括用于随后的水平和垂直块边界的Planar模式滤波的参考图像的情况下，伪随机噪声注入区域确定单元1084前进到步骤S3005。
在步骤S3005中，伪随机噪声注入区域确定单元1084确定输入块边界像素是否是p0。在输入块边界像素是p0的情况下，伪随机噪声注入区域确定单元1084将伪随机噪声注入区域的大小确定为N(N＝8)。在输入块边界像素不是p0的情况下，伪随机噪声注入区域确定单元1084使用q0所属于的M×M块(M＝16、32、64)的一边的大小M将伪随机噪声注入区域的大小确定为min(M-N，M-M/4)。在要处理的块处于Planar模式的情况下，min(M-N，M-M/4)的第二变量要使用Planar模式块大小来限制伪随机噪声注入范围，使得不将伪随机噪声注入到用于随后的水平和垂直块边界的Planar模式滤波的参考图像。
滤波器单元1083对每个边缘(0≤i≤7)施加由边缘确定单元1082确定的滤波处理。下面描述了Planar模式滤波、弱滤波、强滤波以及利用伪随机注入的强滤波中的每一个。
在施加Planar模式滤波的情况下，根据在NPL3中的Section5.4.1Deblockingfilterprocess中的Planar模式滤波来计算Pki(0≤k≤M/4-1)和Qki(0≤k≤M/4)。
在施加弱滤波的情况下，通过下面的等式来计算边缘i的像素P0i和Q0i。
P0i＝Clip0-255(p0i+Clip(-tc，tc，(13*(q0i-p0i)+4*(q1i-p1i)-5*(q2i-p2i)+16)/32))
(9)
Q0i＝Clip0-255(q0i-Clip(-tc，tc，(13*(q0i-p0i)+4*(q1i-p1i)-5*(q2i-p2i)+16)/32))
(10)
在施加强滤波的情况下，通过下面的等式来计算像素P2i，P1i，P0i，Q0i，Q1i和Q2i。
P0i＝Clip0-255((p2i+2*p1i+2*p0i+2*q0i+q1i+4)/8)
(11)
P1i＝Clip0-255((p2i+p1i+p0i+q0i+2)/4)
(12)
P2i＝Clip0-255((2*p3i+3*p2i+p1i+p0i+q0i+4)/8)
(13)
Q0i＝Clip0-255((q2i+2*q1i+2*q0i+2*p0i+p1i+4)/8)
(14)
Q1i＝Clip0-255((q2i+q1i+q0i+p0i+2)/4)
(15)
Q2i＝Clip0-255((2*q3i+3*q2i+q1i+q0i+p0i+4)/8)
(16)
在施加利用伪随机注入的强滤波的情况下，使用通过伪随机噪声注入区域确定单元1084所计算的pSize来通过下面的等式计算上述强滤波结果Pki(0≤k≤pSize)。
Pki＝Clip0-255(pki+nki)(0≤k≤pSize)
(17)
这里，nki＝LUT[(idxOffseti-k-1)&(LUTSize-1)]。LUT[]是存储伪随机噪声并且其元素取值-1、0和1中的任何一个的查找表。LUTSize是查找表的大小。根据自适应失真去除方向通过下面的等式来计算查找表的偏移量idxOffseti。
[数学式1]
这里，PUPosX是图8中所示的垂直边缘在帧中的水平位置，PUPosY是图9中所示的水平边缘在帧中的垂直位置，并且PITCH是预定值(例如，16)。
类似地，在施加利用伪随机注入的强滤波的情况下，使用由伪随机噪声注入区域确定单元1084所计算的qSize通过下面的等式来计算边缘i的像素Qki(0≤k≤pSize)，即，上述强滤波结果Qki(0≤k≤qSize)。
Qki＝Clip0-255(qki+nki)(0≤k≤qSize)
(19)
这里，nki＝LUT[(idxOffseti+k)&(LUTSize-1)]。
这完成了作为本发明的特征的自适应失真去除滤波器108的结构和操作的描述。
在该示例性实施例中的视频编码设备基于块辅助信息和失真去除边缘位置来检测包括用于Planar模式滤波的参考图像的区域，并且从而防止将伪随机噪声注入到用于Planar模式滤波的参考图像。从而可以提供能够抑制线性伪影同时抑制带失真的视频编码设备。
示例性实施例2
该示例性实施例描述了使用自适应失真去除滤波器的视频解码设备，该自适应失真去除滤波器用于基于块辅助信息和失真去除边缘位置来检测在块边界的失真去除中不注入伪随机噪声的区域并且自适应地注入伪随机噪声。在该示例性实施例中的视频解码设备是与在示例性实施例1中的视频编码设备相对应的视频解码设备。
如图14中所示，该示例性实施例中的视频解码设备包括熵解码器201、反量化单元202、频率反变换单元203、图片缓冲器204、自适应失真去除滤波器108、解码图片缓冲器206、帧内预测单元207、帧间预测单元208、解码控制单元209以及开关200。
熵解码器201对比特流进行熵解码，并且输出关于要解码的CU的预测信号、整数DCT基大小以及量化索引的信息。
帧内预测单元207使用存储在图片缓冲器204中并且具有与当前解码的帧相同的显示时间的重构的图像来创建帧内预测信号。
帧间预测单元208使用存储在解码图片缓冲器206中并且具有与当前解码的帧不同的显示时间的参考图像来创建帧间预测信号。
解码控制单元209基于熵解码的帧间预测信号来控制开关200以提供帧内预测信号或帧间预测信号。
反量化单元202对从熵解码器201提供的量化索引进行反量化。
如在示例性实施例1中的频率反变换单元106那样，频率反变换单元203对量化表示值进行频率反变换以使其返回原始空间域。
图片缓冲器204存储通过将预测信号添加到返回原始空间域的重构的预测误差图像块所获得的重构的图像块，直至解码了包括在当前解码的帧中的所有CU。
在解码了包括在当前帧中的所有CU之后，自适应失真去除滤波器108针对存储在图片缓冲器204中的重构的图像来去除失真。自适应失真去除滤波器108具有如在图10中所示的结构，并且执行如图11至图13中所示的处理。
解码图片缓冲器206存储从自适应失真去除滤波器108提供的已经去除了失真的重构的图像作为参考图像图片。参考图像图片的图像用作用于创建帧间预测信号的参考图像。参考图像图片还在适当的显示时刻作为解压缩的帧进行输出。
在该示例性实施例中的视频解码设备通过上述处理来对比特流进行解压缩。
在该示例性实施例中的视频解码设备基于块辅助信息和失真去除边缘位置来检测包括用于Planar模式滤波的参考图像的区域，并且从而防止伪随机噪声注入到用于Planar模式滤波的参考图像。因此，可以提供能够抑制线性伪影同时抑制带失真的视频解码设备。
上述示例性实施例中的每一个都可以通过硬件来实现或者可以通过计算机程序来实现。
在图15中示出的信息处理系统包括处理器1001、程序存储器1002、存储介质1003以及存储介质1004。存储介质1003和存储介质1004可以是独立的存储介质，或者可以是包括在同一存储介质中的存储区域。作为存储介质，诸如硬盘之类的磁存储介质是适用的。
在图15中示出的信息处理系统中，用于实现图7、图10和图14的每一个中所示出的块(除了缓冲器块)的功能的程序被存储在程序存储器1002中。处理器1001通过根据存储在程序存储器1002中的程序而执行处理来实现图7、图10或图14中示出的视频编码设备或视频解码设备的功能。
图16是示出根据本发明的视频编码设备的主要部件的框图。如图16中所示，根据本发明的视频编码设备包括：反量化装置11(例如，反量化单元105)，用于对量化索引进行反量化，以获得量化表示值；频率反变换装置12(例如，频率反变换单元106)，用于对反量化装置11所获得的量化表示值进行反变换，以获得重构的图像块；以及噪声注入装置13(例如，自适应失真去除滤波器单元108)，用于将伪随机噪声注入到以重构的图像块的边界为中心的区域，其中噪声注入装置13不将伪随机噪声注入到包括用于Planar模式滤波的参考图像的区域。
图17是根据本发明的视频解码设备的主要部件的框图。如图17中所示，根据本发明的视频解码设备包括：反量化装置21(例如，反量化单元202)，用于对量化索引进行反量化，以获得量化表示值；频率反变换装置22(例如，频率反变换单元203)，用于对反量化装置21所获得的量化表示值进行反变换，以获得重构的图像块；以及噪声注入装置23(例如，自适应失真去除滤波器单元108)，用于将伪随机噪声注入到以重构的图像块的边界为中心的区域，其中噪声注入装置13不将伪随机噪声注入到包括用于Planar模式滤波的参考图像的区域。
图18是根据本发明的视频编码方法的主要步骤的流程图。如图18中所示，根据本发明的视频编码方法包括：对量化索引进行反量化以获得量化表示值(步骤S101)；对所获得的量化表示值进行反变换以获得重构的图像块(步骤S102)；以及将伪随机噪声注入到以重构的图像块的边界为中心的区域(步骤S103)其中在注入伪随机噪声的处理中，不将伪随机噪声注入到包括用于Planar模式滤波的参考图像的区域。
图19是根据本发明的视频解码方法的主要步骤的流程图。如图19中所示，根据本发明的视频解码方法包括：对量化索引进行反量化，以获得量化表示值(步骤S201)；对所获得的量化表示值进行反变换以获得重构的图像块(步骤S202)；以及将伪随机噪声注入到以重构的图像块的边界为中心的区域(步骤S203)，其中在注入伪随机噪声的处理中，不将伪随机噪声注入到包括用于Planar模式滤波的参考图像的区域。
虽然已经参考以上示例性实施例和示例描述了本发明，但是本发明不限于上述示例性实施例和示例。可以对本发明的结构和细节做出本领域的技术人员所理解的在本发明的范围内的各种改变。
本申请要求基于2010年9月17日提交的日本专利申请No.2010-208892的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。
附图标记列表
11反量化装置
12频率反变换装置
13噪声注入装置
21反量化装置
22频率反变换装置
23噪声注入装置
100开关
101MB缓冲器
102频率变换单元
103量化单元
104熵编码器
105反量化单元
106频率反变换单元
107图片缓冲器
108自适应失真去除滤波器单元
108a失真去除滤波器单元
1081块边界强度确定单元
1082边缘确定单元
1083滤波器单元
1084伪随机噪声注入区域确定单元
109解码图片缓冲器
110帧内预测单元
111帧间预测单元
112编码控制单元
200开关
201熵解码器
202反量化单元
203频率反变换单元
204图片缓冲器
206解码图片缓冲器
207帧内预测单元
208帧间预测单元
209解码控制单元
1001处理器
1002程序存储器
1003存储介质
1004存储介质

Claims (4)

1.一种视频编码设备，包括：
反量化单元，其对量化索引进行反量化以获得量化表示值；
频率反变换单元，其对所述反量化单元所获得的所述量化表示值进行反变换，以获得重构的图像块；以及
噪声注入单元，其将伪随机噪声注入到以所述重构的图像块的边界为中心的、除了包括用于随后的Planar模式滤波的基准图像的区域之外的区域。
2.一种视频解码设备，包括：
反量化单元，其对量化索引进行反量化以获得量化表示值；
频率反变换单元，其对所述反量化单元所获得的所述量化表示值进行反变换，以获得重构的图像块；以及
噪声注入单元，其将伪随机噪声注入到以所述重构的图像块的边界为中心的、除了包括用于随后的Planar模式滤波的基准图像的区域之外的区域。
3.一种视频编码方法，包括：
对量化索引进行反量化以获得量化表示值；
对所述获得的量化表示值进行反变换，以获得重构的图像块；以及
将伪随机噪声注入到以所述重构的图像块的边界为中心的、除了包括用于随后的Planar模式滤波的基准图像的区域之外的区域。
4.一种视频解码方法，包括：
对量化索引进行反量化以获得量化表示值；
对所述获得的量化表示值进行反变换，以获得重构的图像块；以及
将伪随机噪声注入到以所述重构的图像块的边界为中心的、除了包括用于随后的Planar模式滤波的基准图像的区域之外的区域。
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