CN103141084A - 简化参数环路滤波器 - Google Patents

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CN103141084A CN2011800471146A CN201180047114A CN103141084A CN 103141084 A CN103141084 A CN 103141084A CN 2011800471146 A CN2011800471146 A CN 2011800471146A CN 201180047114 A CN201180047114 A CN 201180047114A CN 103141084 A CN103141084 A CN 103141084A
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Abstract

一种简化的参数环路滤波器，使用一组固定滤波器来去除或减小视频编码期间引入的噪声和伪像。该简化的参数环路滤波器使用诸如方向和带宽之类的参数来从该组滤波器唯一地识别滤波器。该简化的参数环路滤波器实施滤波器之间的对称、每个滤波器内的对称、统一DC增益和迫零，从而1）减小记忆固定滤波器的存储空间以及2）降低执行滤波的计算复杂度。

Description

简化参数环路滤波器
相关申请的交叉引用
本申请依据35U.S.C.§119(e)主张2011年1月18日提交的题为“SIMPLIFYING PARAMETRIC LOOP FILTERS”的美国临时专利申请No.61/433,889的优先权。2011年1月18日提交的题为“SIMPLIFYING PARAMETRIC LOOP FILTERS”的该临时专利申请No.61/433,889的全部内容通过引用合并于此，以用于所有目的。
技术领域
本发明涉及图像处理领域。更特别地，本发明涉及在视频压缩中使用简化的参数环路滤波器。
背景技术
在图像处理中，如图1所示，自适应环路滤波器（ALF）运行来通过维纳（wiener）滤波去除或减小压缩期间引入的量化噪声和伪像。能够使用基于块（block）的自适应环路滤波器（BALF）或基于四叉树的自适应环路滤波器（QALF）来执行开/关信令。
在基于四叉树的开/关信令中，对于每个块（除了最底层中的那些块之外），发送1比特以指定它是否被分割（分割信令）。对于每个未分割块（最底层中的块总是不被分割），发送1个附加比特以指定ALF是否应用到该块（开/关开关信令）。在给定维纳滤波器的情况下，如图2所示，使用自下而上的递归决策来对四叉树结构进行优化。基于使ALF开启的像素的统计数据来在线训练维纳滤波器。训练由编码器进行。在一些实施例中，每个帧具有维纳滤波器，其滤波器系数被发送到解码器。维纳滤波器的训练需要了解像素的开/关信息。然而，开-关决策也需要了解维纳滤波器。
迭代决策包括训练初始维纳滤波器（例如，基于所有像素）、基于当前的维纳滤波器决定哪个位置放置开/关开关、基于所有“开”像素更新维纳滤波器、以及执行决定和更新多次（例如，直到转变为止）。
ALF有许多缺点。在编码器中，因为在滤波器训练和开/关切换中进行优化多遍，所以计算复杂度高。编码器需要一帧的附加延迟（在没有ALF的情况下，延迟大约为几行）。编码器存储/检索每个叶节点的互相关矩阵和自相关矩阵多次，这意味着大量的存储器存取。比特流包括发送滤波器系数信号的开销（overhead）比特。在解码器中，维纳滤波器系数是可变的，并且与将一个变量乘以固定数（这能够用若干比特移位和加法来代替）相比，两个变量之间的乘法是昂贵的。另外，这些ALF技术的硬件实现的成本非常高，特别是对于实时编码，这是因为维纳滤波器的训练必须在整个帧被编码之后进行，并且下一帧的运动估计需要ALF的结果。因此，整个管线拉长，这需要更高的时钟速率和更大的功耗来满足实时约束。
发明内容
简化参数环路滤波器使用一组固定滤波器来移除或减小视频编码期间引入的噪声和伪像。简化参数环路滤波器使用诸如方向和带宽之类的参数来从滤波器组中唯一地识别固定滤波器。方向使用滤波器相对于垂直轴的交叉角来表示（例如，垂直滤波器在0°方向上，水平滤波器在90°方向上，以此类推）。简化参数环路滤波器实现滤波器之间的对称、每个滤波器内的对称、统一DC增益和迫零（zero-forcing）来1）减小记忆固定滤波器的存储空间以及2）降低执行滤波的计算复杂度。
在一方面，一种减少在控制器中程控的参数环路滤波器内的滤波器数量的方法包括在滤波器之间强制对称、在每个滤波器内强制对称、强制统一DC增益约束以及实施迫零。在滤波器之间强制对称包括：将方向θ上的第一滤波器的转置版本（transposed version）用于方向π/2-θ上的第二滤波器，以及将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本用于方向-θ上的第二滤波器。第一滤波器和第二滤波器带宽相同。在滤波器之间强制对称还包括：仅存储彼此对称的滤波器中的一个滤波器，并基于对称性来推导其余滤波器。在每个滤波器内强制对称包括强制中心对称。在每个滤波器内强制对称包括根据滤波器方向来强制轴对称，其中垂直滤波器、水平滤波器和±45°滤波器分别关于垂直轴、水平轴和±45°对称。在每个滤波器内强制对称包括仅存储彼此对称的多个滤波器系数中的一个滤波器系数。在每个滤波器内强制对称还包括：当执行滤波时，首先将在对称位置的像素相加，然后将总和乘以公共滤波器系数。强制统一DC增益约束包括迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。实施迫零包括：训练未知的滤波器系数，迫使阈值以下的所有系数为零，并重复这些步骤直到所有被训练的系数都大于该阈值为止。滤波器包括各向同性滤波器，其使中心对称和轴对称被强制，其中轴对称包括水平对称、垂直对称和±45°对称。所述方法用硬件逻辑门实现。所述方法被存储在存储器中，并且被处理器处理。所述方法用选自由以下装置构成的组中的装置实现：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏机、数字摄像机、数字摄像放像机、摄像手机、
Figure BDA00002983565700031
、视频播放器、DVD刻录机/播放器、
Figure BDA00002983565700032
刻录机/播放器、电视机和家庭娱乐系统。
在另一方面，一种用于滤除压缩期间引入的量化噪声的参数环路滤波器包括：一组固定滤波器，其中利用对称性来减少固定滤波器的独立系数的数量；以及选择机构，用于选择所述固定滤波器中的一个来对块进行滤波。通过在滤波器之间强制对称、在每个滤波器内强制对称以及强制统一DC增益约束，减少了固定滤波器的独立系数的数量。通过实施迫零，进一步减少了固定滤波器的独立系数的数量。在滤波器之间强制对称包括：将方向θ上的第一滤波器的转置版本用于方向π/2-θ上的第二滤波器，以及将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本用于方向-θ上的第二滤波器。第一滤波器和第二滤波器带宽相同。在滤波器之间强制对称还包括：仅存储彼此对称的滤波器中的一个滤波器，并基于对称性来推导其余的滤波器。在每个滤波器内强制对称包括强制中心对称。在每个滤波器内强制对称包括根据滤波器方向来强制轴对称，其中垂直滤波器、水平滤波器和±45°滤波器分别关于垂直轴、水平轴和±45°对称。在每个滤波器内强制对称包括仅存储彼此对称的多个滤波器系数中的一个滤波器系数。在每个滤波器内强制对称还包括：当执行滤波时，首先在对称位置的像素进行相加，然后将总和乘以公共滤波器系数。强制统一DC增益约束包括迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。实施迫零包括：训练未知的滤波器系数，迫使阈值以下的所有系数为零，并且重复这些步骤直到所有被训练的系数都大于该阈值为止。滤波器包括使中心对称和轴对称二者都被强制的各向同性滤波器，其中轴对称包括水平对称、垂直对称和±45°对称。所述滤波器用硬件逻辑门实现。所述滤波器被存储在存储器中，并且被处理器处理。所述滤波器由选自由以下装置构成的组中的装置实现：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏机、数字摄像机、数字摄像放像机、摄像手机、
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、视频播放器、DVD刻录机/播放器、
Figure BDA00002983565700042
刻录机/播放器、电视机和家庭娱乐系统。
在另一方面，一种用于滤除压缩期间引入的量化噪声的设备包括：第一对称模块，用于在滤波器之间强制对称；第二对称模块，用于在每个滤波器内强制对称；统一DC增益模块，用于强制统一DC增益；以及迫零模块，用于实施迫零。在每个滤波器之间强制对称包括：将方向θ上的第一滤波器的转置版本用于方向π/2-θ上的第二滤波器，以及将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本用于方向-θ上的第二滤波器。第一滤波器和第二滤波器带宽相同。在滤波器之间强制对称还包括：仅存储彼此对称的滤波器中的一个滤波器，并基于对称性来推导其余的滤波器。在每个滤波器内强制对称包括强制中心对称。在每个滤波器内强制对称包括根据滤波器方向来强制轴对称，其中垂直滤波器、水平滤波器和±45°滤波器分别关于垂直轴、水平轴和±45°对称。在每个滤波器内强制对称包括仅存储彼此对称的多个滤波器系数中的一个滤波器系数。在每个滤波器内强制对称还包括：当执行滤波时，首先对在对称位置的像素进行相加，然后将总和乘以公共滤波器系数。强制统一DC增益约束包括迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。实施迫零包括：训练未知滤波器系数，迫使阈值以下的所有系数为零，并重复这些步骤直到所有被训练的系数都大于该阈值为止。滤波器包括使中心对称和轴对称二者都被强制的各向同性滤波器，其中轴对称包括水平对称、垂直对称和±45°对称。所述设备选自由以下设备构成的组：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏机、数字摄像机、数字摄像放像机、摄像手机、
Figure BDA00002983565700051
、视频播放器、DVD刻录机/播放器、
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刻录机/播放器、电视机和家庭娱乐系统。
在又一方面，一种设备包括用于存储应用的存储器和与该存储器耦合的处理组件，所述应用用于在滤波器之间强制对称、在每个滤波器内强制对称、实施统一DC增益约束以及实施迫零，所述处理组件被配置为用于处理所述应用。在滤波器之间强制对称包括：将方向θ上的第一滤波器的转置版本用于方向π/2-θ上的第二滤波器，以及将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本用于方向-θ上的第二滤波器。第一滤波器和第二滤波器带宽相同。在滤波器之间强制对称还包括：仅存储彼此对称的滤波器中的一个滤波器，并基于对称性来推导其余的滤波器。在每个滤波器内强制对称包括强制中心对称。在每个滤波器内强制对称包括根据滤波器方向来强制轴对称，其中垂直滤波器、水平滤波器和±45°滤波器分别关于垂直轴、水平轴和±45°对称。在每个滤波器内强制对称包括仅存储彼此对称的多个滤波器系数中的一个滤波器系数。在每个滤波器内强制对称还包括：当执行滤波时，首先对在对称位置的像素进行相加，然后将总和乘以公共滤波器系数。强制统一DC增益约束包括迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。实施迫零包括：训练未知滤波器系数，迫使阈值以下的所有系数为零，并重复这些步骤，直到所有被训练系数都大于该阈值为止。滤波器包括使中心对称和轴对称二者都被强制的各向同性滤波器，其中轴对称包括水平对称、垂直对称和±45°对称。所述设备选自由以下设备构成的组：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏机、数字摄像机、数字摄像放像机、摄像手机、
Figure BDA00002983565700061
、视频播放器、DVD刻录机/播放器、
Figure BDA00002983565700062
刻录机/播放器、电视机和家庭娱乐系统。
附图说明
图1示出包括自适应环路滤波器的编码器的一部分的图。
图2示出自下而上递归决策树的图。
图3示出根据一些实施例的±22.5°和±67.5°上的3×3滤波器的图。
图4示出根据一些实施例的中心对称的3×3滤波器的图。
图5示出根据一些实施例的仅轴对称的3×3滤波器和轴对称且中心对称的3×3滤波器的图。
图6示出根据一些实施例的实施简化参数环路滤波的方法的流程图。
图7示出根据一些实施例的3×3各向同性滤波器的图。
图8示出根据一些实施例的包含在编码器内的参数环路滤波器的图。
图9示出根据一些实施例的配置为实施简化参数环路滤波器的示例性计算装置的框图。
具体实施方式
当对视频进行编码时，将图片划分为若干宏块（或编码单位）。在对宏块进行编码之后，编码器根据所需比特率和失真来选择编码模式，并以所选的编码模式执行编码。
参数环路滤波器（也称为参数自适应环路滤波器）使用一组固定滤波器，其在编码器处利用比维纳滤波器少得多的计算、延迟和存储器存取。参数环路滤波器的例子描述于2011年3月1日提交的题为“PARAMETRIC LOOP FILTER”的美国专利申请No.13/038,182中，该申请通过引用合并于此。固定系数使得可在解码器处快速地实施滤波。每个滤波器由若干参数建立索引（例如，给定一组参数p1、p2、...、pn，滤波器能够被编码器和解码器唯一地识别）。指定块的滤波器的参数被可预测地编码，并被发送到解码器。编码器确定该组滤波器中用于图像的每个块的最佳滤波器。在编码器处最佳滤波器的选择能够在对于每个大的编码单元或块的单遍处理中执行或者在多遍处理中执行。在一些实施例中，仅滤波器的参数（也称为索引）被发送到解码器。在一些实施例中，该参数是可唯一识别的。
使用低通滤波器作为候选滤波器，如果压缩被模拟为将附加噪声引入到原始图像，则理想的低通滤波器是维纳滤波器的良好近似。为了指定2D理想低通滤波器，使用以下信息：方向、沿方向的带宽（bw//）、以及垂直于方向的带宽（bw⊥）。
在一些实施例中，用于PALF的候选滤波器包括：1个全通滤波器（其脉冲响应为德尔塔（delta）函数）和32个方向滤波器（8个方向，4种带宽），每个滤波器的大小为9×9。滤波器被离线训练。总共有2592（9×9×8×4）个滤波器系数要被训练和存储。在这样大量的独立系数的情况下，训练可能是不稳定的，这意味着在训练集上获得的结果的鲁棒性可能不足以应用于测试集上。
通过强制每个滤波器内和滤波器之间的对称，能够减少训练期间的独立系数的数量以提高滤波器的鲁棒性。另外，当滤波器被硬连线到解码器时，所述方法缩小了编码器和解码器的门大小，并且降低了编码和解码期间的计算复杂度。
为了减少滤波器的数量，在滤波器之间强制对称，这包括将方向θ上的第一滤波器用于方向θ/2-θ的方向上的第二滤波器，以及将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本（例如，相对于垂直轴反射）用于方向-θ上的第二滤波器，其中第一滤波器和第二滤波器带宽相同。例如，水平滤波器是垂直滤波器的转置版本，因此，利用4组水平/垂直滤波器。45°方向上的滤波器是-45°方向上的滤波器的水平反射版本，因此利用4组对角线滤波器。如图3所示，±22.5°方向和±67.5°方向上的滤波器彼此镜像。总共仅使用12个滤波器，而不是32个滤波器。
为了减少滤波器内的独立系数的数量，能够强制某种对称。对所有滤波器强制中心对称。图4中显示了中心对称的3×3滤波器的例子。独立系数的总数减少大约一半（对于9×9滤波器，从81个减少到41个）。对于水平、垂直或±45°的滤波器，能够在合适的方向上强制轴对称。与中心对称相组合，这些方向的独立系数进一步减少到大约四分之一（对于9×9滤波器，从81个减少到25个）。图5显示仅轴对称的例子以及轴对称和中心对称组合的例子。
在一些实施例中，应用统一DC增益约束，其中迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。在这种情况下，对于每个滤波器，独立系数的总数减少1个，其中水平/垂直滤波器和±45°滤波器具有24个独立系数，其他滤波器具有40个独立系数。
为了将滤波器之间的对称和滤波器内的对称与统一DC增益约束组合：对于水平/垂直方向，有4组滤波器，每组滤波器具有24个独立系数；对于对角线±45°方向，有4组滤波器，每组滤波器具有24个独立系数；对于±22.5°方向±67.5°方向，有4组滤波器，每组滤波器具有40个独立系数。这导致总共352个未知独立系数，其是最初的2592个独立系数的七分之一。
为了进一步减少独立系数的数量，能够使用迫零。这使用多遍训练。在第一轮（或第一遍）中，对352个未知滤波器系数进行训练。这些滤波器系数中的一些可能具有非常小的幅度（amplitude），这意味着它们对滤波结果将几乎没有影响。能够设置阈值来迫使小于该阈值的所有系数都为零。如果存在N个这样小的系数，则对其余的系数（352-N个）进行第二轮训练。重复该过程，直到所有被训练的系数都大于阈值为止。迫零减少了对像素进行滤波的乘法和加法的总数。
图6示出根据一些实施例的简化PALF的流程图。在步骤600中，在滤波器之间强制对称。通过在滤波器之间强制对称，能够减少滤波器的数量。在一些实施例中，在滤波器之间强制对称包括：将方向θ上的第一滤波器的转置版本用于方向π/2-θ上的第二滤波器，以及将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本（例如，相对于垂直轴反射的版本）用于方向-θ上的第二滤波器。彼此对称的滤波器具有相同的带宽。在一些实施例中，在滤波器之间强制对称包括：仅存储彼此对称的滤波器中的一个滤波器，并且基于对称性来推导其余的滤波器。在步骤602中，在滤波器内强制对称。例如，强制中心对称和/或轴对称。在一些实施例中，轴对称取决于滤波器方向。在一些实施例中，在每个滤波器内强制对称包括仅存储彼此对称的多个滤波器系数中的一个滤波器系数。在一些实施例中，在每个滤波器内强制对称包括：当执行滤波时，首先对在对称位置的像素进行相加，然后将总和乘以公共滤波器系数。在步骤604中，实施统一DC增益约束。统一DC增益约束包括迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。在步骤606中，实施迫零。迫零包括可能多轮训练，直到被训练的系数大于阈值为止。在一些实施例中，包括更少的步骤或附加的步骤。
在PALF的一些实现中，存在一组各向同性滤波器（例如，不同带宽的4个滤波器）。各向同性滤波器具有中心对称性以及在0°、90°和±45°方向上的轴对称性（如图7所示），这使独立系数的数量减少到最初的大约1/8（对于9×9滤波器而言，从81个减少到15个）。采用统一DC增益约束，对于每个各向同性滤波器，独立系数的数量为14个。如果引入四个各向同性滤波器，则将56个独立系数加入到训练，并且独立系数的总数变为408个。也能够用这种配置实施迫零。
图8示出根据一些实施例的包含在编码器800内的参数环路滤波器802的图。参数环路滤波器802使用一组固定滤波器804来执行计算。参数环路滤波器802能够使用本文描述的缩减/简化滤波器实现。选择器806基于指定标准来选择对一条信息进行处理的合适滤波器。每个滤波器用若干参数来建立索引。使用低通滤波器作为候选滤波器，如果压缩被模拟为将附加噪声引入到原始图像，则近乎理想的低通滤波器或理想的低通滤波器是维纳滤波器的良好近似。为了指定2D理想低通滤波器，使用以下信息：方向、沿方向的带宽（bw//）、以及垂直于方向的带宽（bw⊥）。能够使用已知滤波器、离线训练或其他方法来获得滤波器系数。已知滤波器包括但不限于高斯（Gaussian）滤波器、兰索士（Lanczos）滤波器和其他滤波器。
对于方向信息已经可获得的块，该方向用作预测。对于方向信息不可得的块，因为解码器可以访问被解块的（deblocked）当前块，所以能够使用基于边缘检测的方案来推导方向。替选地，能够关闭方向预测，并且能够使用PCM来发送方向信息。能够使用相邻块或者基于块的局部特性（例如，沿指定方向或者横贯指定方向的梯度强度）来预测带宽。使用截断一元码（truncated unary code）和编码的CABAC来使真实参数与其预测之间的差异二元化。
图9示出根据一些实施例的配置为实施简化参数环路滤波器的示例性计算装置900的框图。计算装置900能够用于获取、存储、计算、处理、传送和/或显示诸如图像、视频和音频之类的信息。例如，能够对计算装置900进行训练，然后使用计算装置900来获取和存储图像。简化的参数环路滤波器通常在获取图像之前使用。通常，适合于实现计算装置900的硬件结构包括网络接口902、存储器904、处理器906、I/O装置908、总线910和储存装置912。处理器的选择无关紧要，只要选择速度足够的适当处理器即可。存储器904能够是本领域已知的任何常规计算机存储器。储存装置912能够包括硬盘驱动器、CDROM、CDRW、DVD、DVDRW、闪存卡或任何其他储存装置。计算装置900能够包括一个或多个网络接口902。网络接口的例子包括与以太网或其他类型的LAN连接的网络卡。I/O装置908能够包括以下中的一个或多个：键盘、鼠标、监视器、显示器、打印机、调制解调器、触摸屏、按钮接口和其他装置。在一些实施例中，硬件结构包括执行并行处理的多个处理器和其他硬件。用于执行滤波的简化的参数环路滤波器应用930可被存储在储存装置912和存储器904中，并且如应用通常被处理那样地被处理。计算装置900能包括比图9所示的组件更多或更少的组件。在一些实施例中，包括简化的参数环路滤波器硬件920。尽管图9的计算装置900包括用于实施简化参数环路滤波器的应用930和硬件920，但是能够在计算装置上用硬件、固件、软件或者它们的任何组合来实施滤波方法。例如，在一些实施例中，在存储器中对简化参数环路滤波器应用930进行编程，并且使用处理器来执行简化参数环路滤波器应用930。在另一个例子中，在一些实施例中，简化参数环路滤波器硬件920是包括专门设计为实施所述方法的门的程控硬件逻辑。
在一些实施例中，简化参数环路滤波器应用930包括若干应用和/或模块。模块包括用于在滤波器之间强制对称的第一对称模块、用于在滤波器内强制对称的第二对称模块和用于实施迫零的迫零模块。在一些实施例中，模块还包括选择模块和滤波模块，选择模块用于从一组固定滤波器选择用于数据块的滤波器，滤波模块用于使用所选择的滤波器对该块进行滤波。在一些实施例中，附加模块包括方向模块、平行带宽模块和垂直带宽模块，方向模块用于确定方向，平行带宽模块确定沿方向的带宽（bw//），垂直带宽模块确定垂直于方向的带宽（bw⊥）。在一些实施例中，模块也包括一个或多个子模块。在一些实施例中，能够包括更少的模块或附加的模块。
合适的计算装置的例子包括个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏机、数字摄像机、数字摄像放像机、摄像手机、
Figure BDA00002983565700111
、视频播放器、DVD刻录机/播放器、
Figure BDA00002983565700112
刻录机/播放器、电视机、家庭娱乐系统、或任何其他合适的计算装置。
为了利用简化的参数环路滤波器，对诸如数字摄像机的装置进行训练，然后能够使用该数字摄像机来获取视频/图像。然后自动地使用简化的参数环路滤波器对图像进行滤波，以使得图像中的噪声被去除。简化参数环路滤波器能够自动地、没有用户参与地实施。
在操作中，简化参数环路滤波器能够以比维纳滤波器更有效率的方式从数据滤除噪声。简化参数环路滤波器通过实施对称和迫零而减少了滤波器的数量。相反，传统ALF由于寻找滤波器系数所需的许多操作而具有高复杂度。可变滤波器系数的成本高，并且编码器上的多遍处理增加了延迟，并且需要高的总线带宽，这是硬件不友好的。
简化参数环路滤波器的一些实施例
1．一种减少在控制器中程控的参数环路滤波器内的滤波器的数量的方法，包括：
1.在滤波器之间强制对称；
2.在每个滤波器内强制对称；
3.强制统一DC增益约束；以及
4.实施迫零。
2．根据条款1的方法，其中，在滤波器之间强制对称包括：
1.将方向θ上的第一滤波器的转置版本用于方向π/2-θ上的第二滤波器；以及
2.将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本用于方向-θ上的第二滤波器。
3．根据条款2的方法，其中，第一滤波器和第二滤波器带宽相同。
4．根据条款1的方法，其中，在滤波器之间强制对称还包括：
1.仅存储彼此对称的滤波器中的一个滤波器；以及
2.基于对称性来推导其余的滤波器。
5．根据条款1的方法，其中，在每个滤波器内强制对称包括强制中心对称。
6．根据条款5的方法，其中，在每个滤波器内强制对称包括根据滤波器方向来强制轴对称，其中垂直滤波器、水平滤波器和±45°滤波器分别关于垂直轴、水平轴和±45°对称。
7．根据条款1的方法，其中，在每个滤波器内强制对称包括仅存储彼此对称的多个滤波器系数中的一个滤波器系数。
8．根据条款1的方法，其中，在每个滤波器内强制对称还包括：当执行滤波时，首先对在对称位置的像素进行相加，然后将总和乘以公共滤波器系数。
9．根据条款1的方法，其中，强制统一DC增益约束包括迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。
10．根据条款1的方法，其中，实施迫零的步骤包括：
1.训练未知的滤波器系数；
2.迫使阈值以下的所有系数为零；和
3.重复a和b，直到所有被训练的系数都大于阈值为止。
11．根据条款1的方法，其中，所述滤波器包括使中心对称和轴对称二者都被强制的各向同性滤波器，其中轴对称包括水平对称、垂直对称和±45°对称。
12．根据条款1的方法，其中，所述方法用硬件逻辑门实现。
13．根据条款1的方法，其中，所述方法被存储在存储器中，并且被处理器处理。
14．根据条款1的方法，其中，所述方法由选自由以下装置构成的组中的装置实现：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏机、数字摄像机、数字摄像放像机、摄像手机、
Figure BDA00002983565700131
、视频播放器、DVD刻录机/播放器、
Figure BDA00002983565700132
刻录机/播放器、电视机和家庭娱乐系统。
15．一种用于滤除压缩期间引入的量化噪声的参数环路滤波器，包括：
1.一组固定滤波器，其中，使用对称性来减少所述固定滤波器的独立系数的数量；以及
2.选择机构，用于选择所述固定滤波器中的一个来对块进行滤波。
16．根据条款15的滤波器，其中，通过以下步骤来减少所述固定滤波器的独立系数的数量：
1.在滤波器之间强制对称；
2.在每个滤波器内强制对称；以及
3.强制统一DC增益约束。
17．根据条款16的滤波器，其中，通过实施迫零来进一步减少所述固定滤波器的独立系数的数量。
18．根据条款16的滤波器，其中，在滤波器之间强制对称包括：
1.将方向θ上的第一滤波器的转置版本用于方向π/2-θ上的第二滤波器；以及
2.将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本用于方向-θ上的第二滤波器。
19．根据条款18的滤波器，其中，第一滤波器和第二滤波器带宽相同。
20．根据条款16的滤波器，其中，在滤波器之间强制对称还包括：
1.仅存储彼此对称的滤波器中的一个滤波器；以及
2.基于对称性来推导其余的滤波器。
21．根据条款16的过滤器，其中，在每个滤波器内强制对称包括强制中心对称。
22．根据条款21的滤波器，其中，在每个滤波器内强制对称包括根据滤波器方向来强制轴对称，其中垂直滤波器、水平滤波器和±45°滤波器分别关于垂直轴、水平轴和±45°对称。
23．根据条款16的滤波器，其中，在每个滤波器内强制对称包括仅存储彼此对称的多个滤波器系数中的一个滤波器系数。
24．根据条款16的滤波器，其中，在每个滤波器内强制对称还包括：当执行滤波时，首先对在对称位置的像素进行相加，然后将总和乘以公共滤波器系数。
25．根据条款16的滤波器，其中，强制统一DC增益约束包括迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。
26．根据条款16的滤波器，其中，实施迫零的步骤包括：
1.训练未知的滤波器系数；
2.迫使阈值以下的所有系数为零；以及
3.重复a和b，直到所有被训练的系数都大于阈值为止。
27．根据条款16的滤波器，其中，所述滤波器包括使中心对称和轴对称二者都被强制的各向同性滤波器，其中，轴对称包括水平对称、垂直对称和±45°对称。
28．根据条款15的滤波器，其中，所述滤波器用硬件逻辑门实现。
29．根据条款15的滤波器，其中，所述滤波器被存储在存储器中，并且被处理器处理。
30．根据条款15的滤波器，其中，所述滤波器由选自由以下装置构成的组中的装置实现：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏机、数字摄像机、数字摄像放像机、摄像手机、、视频播放器、DVD刻录机/播放器、
Figure BDA00002983565700152
刻录机/播放器、电视机和家庭娱乐系统。
31．一种用于滤除压缩期间引入的量化噪声的设备，包括：
1.第一对称模块，用于在滤波器之间强制对称；
2.第二对称模块，用于在每个滤波器内强制对称；
3.统一DC增益模块，用于强制统一DC增益约束；以及
4.迫零模块，用于实施迫零。
32．根据条款31的设备，其中，在每个滤波器之间强制对称包括：
1.将方向θ上的第一滤波器的转置版本用于方向π/2-θ上的第二滤波器；以及
2.将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本用于方向-θ上的第二滤波器。
33．根据条款32的设备，其中，第一滤波器和第二滤波器带宽相同。
34．根据条款31的设备，其中，在滤波器之间强制对称还包括：仅存储彼此对称的滤波器中的一个滤波器，并基于对称性来推导其余的滤波器。
35．根据条款31的设备，其中，在每个滤波器内强制对称包括强制中心对称。
36．根据条款31的设备，其中，在每个滤波器内强制对称包括根据滤波器方向来强制轴对称，其中，垂直滤波器、水平滤波器和±45°滤波器分别关于垂直轴、水平轴和±45°对称。
37．根据条款31的设备，其中，在每个滤波器内强制对称包括仅存储彼此对称的多个滤波器系数中的一个滤波器系数。
38．根据条款31的设备，其中，在每个滤波器内强制对称还包括：当执行滤波时，首先对在对称位置的像素进行相加，然后将总和乘以公共滤波器系数。
39．根据条款31的设备，其中，强制统一DC增益约束包括迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。
40．根据条款31的设备，其中，实施迫零包括：
1.训练未知的滤波器系数；
2.迫使阈值以下的所有系数为零；以及
3.重复a和b，直到所有被训练的系数都大于阈值为止。
41．根据条款31的设备，其中，所述滤波器包括使中心对称和轴对称二者都被强制的各向同性滤波器，其中，轴对称包括水平对称、垂直对称和±45°对称。
42．根据条款31的设备，其中，所述设备选自由以下设备构成的组：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏机、数字摄像机、数字摄像放像机、摄像手机、
Figure BDA00002983565700161
、视频播放器、DVD刻录机/播放器、
Figure BDA00002983565700162
刻录机/播放器、电视机和家庭娱乐系统。
43．一种设备，包括：
1.存储器，用于存储应用，该应用用于：
1.在滤波器之间强制对称；
2.在每个滤波器内强制对称；
3.实施统一DC增益约束；以及
4.实施迫零；以及
2.处理组件，耦合到所述存储器，该处理组件配置为对所述应用进行处理。
44．根据条款43的设备，其中，在滤波器之间强制对称包括：
1.将方向θ上的第一滤波器的转置版本用于方向π/2-θ上的第二滤波器；以及
2.将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本用于方向-θ上的第二滤波器。
45．根据条款44的设备，其中，第一滤波器和第二滤波器带宽相同。
46．根据条款43的设备，其中，在滤波器之间强制对称还包括：仅存储彼此对称的滤波器中的一个滤波器，并基于对称性来推导其余的滤波器。
47．根据条款43的设备，其中，在每个滤波器内强制对称包括强制中心对称。
48．根据条款43的设备，其中，在每个滤波器内强制对称包括根据滤波器方向来强制轴对称，其中，垂直滤波器、水平滤波器和±45°滤波器分别关于垂直轴、水平轴和±45°对称。
49．根据条款43的设备，其中，在每个滤波器内强制对称包括仅存储彼此对称的多个滤波器系数中的一个滤波器系数。
50．根据条款43的设备，其中，在每个滤波器内强制对称还包括：当执行滤波时，首先对在对称位置的像素进行相加，然后将总和乘以公共滤波器系数。
51．根据条款43的设备，其中，强制统一DC增益约束包括迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。
52．根据条款43的设备，其中，实施迫零包括：
1.训练未知的滤波器系数；
2.迫使阈值以下的所有系数为零；以及
3.重复a和b，直到所有被训练的系数都大于阈值为止。
53．根据条款43的设备，其中，所述滤波器包括使中心对称和轴对称二者都被强制的各向同性滤波器，其中轴对称包括水平对称、垂直对称和±45°对称。
54．根据条款43的设备，其中，所述设备选自由以下设备构成的组：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏机、数字摄像机、数字摄像放像机、摄像手机、、视频播放器、DVD刻录机/播放器、
Figure BDA00002983565700182
刻录机/播放器、电视机和家庭娱乐系统。
已就包括细节的特定实施例描述了本发明以便于理解本发明的操作和构造的原理。本文对具体实施例及其细节的这样的论述并非意图限制附到本文的权利要求的范围。本领域技术人员将容易明白，在不脱离如由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可在被选择用于例示的实施例中进行其他各种修改。

Claims (54)

1.一种减少在控制器中程控的参数环路滤波器内的滤波器的数量的方法，包括：
a.在所述滤波器之间强制对称；
b.在每个滤波器内强制对称；
c.强制统一DC增益约束；以及
d.实施迫零。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述滤波器之间强制对称包括：
a.将方向θ上的第一滤波器的转置版本用于方向π/2-θ上的第二滤波器；以及
b.将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本用于方向-θ上的第二滤波器。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一滤波器和所述第二滤波器的带宽相同。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述滤波器之间强制对称还包括：
a.仅存储彼此对称的所述滤波器中的一个滤波器；以及
b.基于对称性来推导其余的滤波器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在每个滤波器内强制对称包括强制中心对称。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在每个滤波器内强制对称包括根据滤波器方向来强制轴对称，其中垂直滤波器、水平滤波器和±45°滤波器分别关于垂直轴、水平轴和±45°对称。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在每个滤波器内强制对称包括仅存储彼此对称的多个滤波器系数中的一个滤波器系数。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在每个滤波器内强制对称还包括：在执行滤波时，首先对在对称位置的像素进行相加，然后将总和乘以公共滤波器系数。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，强制统一DC增益约束包括迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，实施迫零包括：
a.训练未知的滤波器系数；
b.迫使阈值以下的所有系数为零；以及
c.重复a和b，直到所有被训练的系数都大于所述阈值为止。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滤波器包括强制了中心对称和轴对称二者的各向同性滤波器，其中，所述轴对称包括水平对称、垂直对称和±45°对称。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法用硬件逻辑门实施。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法被存储在存储器中，并且被处理器处理。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法由选自由以下装置构成的组中的装置实现：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏机、数字摄像机、数字摄像放像机、摄像手机、
Figure FDA00002983565600031
、视频播放器、DVD刻录机/播放器、
Figure FDA00002983565600032
刻录机/播放器、电视机和家庭娱乐系统。
15.一种用于滤除压缩期间引入的量化噪声的参数环路滤波器，包括：
a.一组固定滤波器，其中使用对称性来减少所述固定滤波器的独立系数的数量；以及
b.选择机构，用于选择所述固定滤波器中的一个来对块进行滤波。
16.根据权利要求15所述的滤波器，其中，通过以下步骤来减少所述固定滤波器的独立系数的数量：
a.在所述滤波器之间强制对称；
b.在每个滤波器内强制对称；以及
c.强制统一DC增益约束。
17.根据权利要求16所述的滤波器，其中，通过实施迫零来减少所述固定滤波器的独立系数的数量。
18.根据权利要求16所述的滤波器，其中，在所述滤波器之间强制对称包括：
a.将方向θ上的第一滤波器的转置版本用于方向π/2-θ上的第二滤波器；以及
b.将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本用于方向-θ上的第二滤波器。
19.根据权利要求18所述的滤波器，其中，所述第一滤波器和第二滤波器的带宽相同。
20.根据权利要求16所述的滤波器，其中，在所述滤波器之间强制对称还包括：
a.仅存储彼此对称的所述滤波器中的一个滤波器；以及
b.基于对称性来推导其余的滤波器。
21.根据权利要求16所述的过滤器，其中，在每个滤波器内强制对称包括强制中心对称。
22.根据权利要求21所述的滤波器，其中，在每个滤波器内强制对称包括根据滤波器方向来强制轴对称，其中垂直滤波器、水平滤波器和±45°滤波器分别关于垂直轴、水平轴和±45°对称。
23.根据权利要求16所述的滤波器，其中，在每个滤波器内强制对称包括仅存储彼此对称的多个滤波器系数中的一个滤波器系数。
24.根据权利要求16所述的滤波器，其中，在每个滤波器内强制对称还包括：当执行滤波时，首先将在对称位置的像素相加，然后将总和乘以公共滤波器系数。
25.根据权利要求16所述的滤波器，其中，强制统一DC增益约束包括迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。
26.根据权利要求16所述的滤波器，其中，实施迫零包括:
a.训练未知的滤波器系数；
b.迫使阈值以下的所有系数为零；以及
c.重复a和b，直到所有被训练的系数都大于所述阈值为止。
27.根据权利要求16所述的滤波器，其中，所述滤波器包括强制了中心对称和轴对称二者的各向同性滤波器，其中所述轴对称包括水平对称、垂直对称和±45°对称。
28.根据权利要求15所述的滤波器，其中，所述滤波器用硬件逻辑门实现。
29.根据权利要求15所述的滤波器，其中，所述滤波器被存储在存储器中，并且被处理器处理。
30.根据权利要求15所述的滤波器，其中，所述滤波器由选自由以下装置构成的组中的装置实现：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏机、数字摄像机、数字摄像放像机、摄像手机、
Figure FDA00002983565600051
、视频播放器、DVD刻录机/播放器、
Figure FDA00002983565600052
刻录机/播放器、电视机和家庭娱乐系统。
31.一种用于滤除压缩期间引入的量化噪声的设备，包括：
a.第一对称模块，用于在滤波器之间强制对称；
b.第二对称模块，用于在每个滤波器内强制对称；
c.统一DC增益模块，用于强制统一DC增益；以及
d.迫零模块，用于实施迫零。
32.根据权利要求31所述的设备，其中，在每个滤波器之间强制对称包括：
a.将方向θ上的第一滤波器的转置版本用于方向π/2-θ上的第二滤波器；以及
b.将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本用于方向-θ上的第二滤波器。
33.根据权利要求32所述的设备，其中，所述第一滤波器和所述第二滤波器的带宽相同。
34.根据权利要求31所述的设备，其中，在所述滤波器之间强制对称还包括：仅存储彼此对称的所述滤波器中的一个滤波器，并基于对称性来推导其余的滤波器。
35.根据权利要求31所述的设备，其中，在每个滤波器内强制对称包括强制中心对称。
36.根据权利要求31所述的设备，其中，在每个滤波器内强制对称包括根据滤波器方向来强制轴对称，其中垂直滤波器、水平滤波器和±45°滤波器分别关于垂直轴、水平轴和±45°对称。
37.根据权利要求31所述的设备，其中，在每个滤波器内强制对称包括仅存储彼此对称的多个滤波器系数中的一个滤波器系数。
38.根据权利要求31所述的设备，其中，在每个滤波器内强制对称还包括：当执行滤波时，首先将在对称位置的像素相加，然后将总和乘以公共滤波器系数。
39.根据权利要求31所述的设备，其中，强制统一DC增益约束包括迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。
40.根据权利要求31所述的设备，其中，实施迫零包括：
a.训练未知的滤波器系数；
b.迫使阈值以下的所有系数为零；以及
c.重复a和b，直到所有被训练的系数都大于所述阈值为止。
41.根据权利要求31所述的设备，其中，所述滤波器包括强制了中心对称和轴对称二者的各向同性滤波器，其中所述轴对称包括水平对称、垂直对称和±45°对称。
42.根据权利要求31所述的设备，其中，所述设备选自由以下设备构成的组：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏机、数字摄像机、数字摄像放像机、摄像手机、
Figure FDA00002983565600071
、视频播放器、DVD刻录机/播放器、
Figure FDA00002983565600072
刻录机/播放器、电视机和家庭娱乐系统。
43.一种设备，包括：
a.存储器，用于存储应用，所述应用用于：
i.在所述滤波器之间强制对称；
ii.在每个滤波器内强制对称；
iii.实施统一DC增益约束；以及
iv.实施迫零；以及
b.处理组件，与所述存储器耦合，所述处理组件配置为对所述应用进行处理。
44.根据权利要求43所述的设备，其中，在所述滤波器之间强制对称包括：
a.将方向θ上的第一滤波器的转置版本用于方向π/2-θ上的第二滤波器；以及
b.将方向θ上的第一滤波器的水平反射版本用于方向-θ上的第二滤波器。
45.根据权利要求44所述的设备，其中，所述第一滤波器和所述第二滤波器的带宽相同。
46.根据权利要求43所述的设备，其中，在所述滤波器之间强制对称还包括：仅存储彼此对称的所述滤波器中的一个滤波器，并基于对称性来推导其余的滤波器。
47.根据权利要求43所述的设备，其中，在每个滤波器内强制对称包括强制中心对称。
48.根据权利要求43所述的设备，其中，在每个滤波器内强制对称包括根据滤波器方向来强制轴对称，其中垂直滤波器、水平滤波器和±45°滤波器分别关于垂直轴、水平轴和±45°对称。
49.根据权利要求43所述的设备，其中，在每个滤波器内强制对称包括仅存储彼此对称的多个滤波器系数中的一个滤波器系数。
50.根据权利要求43所述的设备，其中，在每个滤波器内强制对称还包括：当执行滤波时，首先将在对称位置的像素相加，然后将总和乘以公共滤波器系数。
51.根据权利要求43所述的设备，其中，强制统一DC增益约束包括迫使每个滤波器内的所有系数的总和为1。
52.根据权利要求43所述的设备，其中，实施迫零包括：
a.训练未知的滤波器系数；
b.迫使阈值以下的所有系数为零；以及
c.重复a和b，直到所有被训练的系数都大于所述阈值为止。
53.根据权利要求43所述的设备，其中，所述滤波器包括强制了中心对称和轴对称二者的各向同性滤波器，其中所述轴对称包括水平对称、垂直对称和±45°对称。
54.根据权利要求43所述的设备，其中，所述设备选自由以下设备构成的组：个人计算机、膝上型计算机、计算机工作站、服务器、大型计算机、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝/移动电话、智能电器、游戏机、数字摄像机、数字摄像放像机、摄像手机、
Figure FDA00002983565600093
、视频播放器、DVD刻录机/播放器、刻录机/播放器、电视机和家庭娱乐系统。
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