CN103609124B - 用于非正方形预测单元的依赖于模式的帧内平滑滤波器的表映射方法 - Google Patents

用于非正方形预测单元的依赖于模式的帧内平滑滤波器的表映射方法 Download PDF

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Abstract

一种设备，其包括处理器，所述处理器用于确定是否基于用于正方形预测单元（PU）的查找表（LUT）对矩形PU使用帧内平滑滤波器，其中所述矩形PU的宽度不等于所述矩形PU的高度。

Description

用于非正方形预测单元的依赖于模式的帧内平滑滤波器的表 映射方法
相关申请案的交叉参考
本发明要求2012年5月18日由李贵春（Guichun Li）等人递交的发明名称为“用于非正方形预测单元的依赖于模式的帧内平滑滤波器的表映射方法（Mode Dependent IntraSmoothing Filter Table Mapping Methods for Non-Square Prediction Units）”的第13/475,587号美国非临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请要求2011年6月15日由李贵春（Guichun Li）等人递交的发明名称为“用于非正方形预测单元的依赖于模式的帧内平滑滤波器的表映射方法（Mode Dependent Intra Smoothing Filter Table MappingMethods for Non-Square Prediction Units）”的第61/497,173号美国临时专利申请案的在先申请优先权，这两个在先申请的内容均以引入的方式并入本文本中，如全文再现一般。
关于由联邦政府赞助的
研究或开发的声明
不适用。
参考缩微胶片附录
不适用。
技术领域
无
背景技术
即使在影片相对较短的情况下也需要大量的视频数据来进行描述，而当数据要在带宽容量有限的通信网络中流过或以其他方式传送时，这样可能会造成困难。因此，视频数据通常要先压缩然后再在现代电信网络中传送。视频压缩装置通常在源处使用软件和/或硬件，以在传输之前对视频数据进行编码，从而减少用来表示数字视频图像所需的数据量。接着，压缩数据在目的地处由视频解压装置接收，该视频解压装置用于对视频数据进行解码。在网络资源有限而对更高质量的视频需求不断增加的情况下，需要改进的压缩和解压技术来提高图像质量，而不会大量增加比特率。
发明内容
在一项实施例中，本发明包含一种设备，其包括处理器，所述处理器用于确定是否基于用于正方形预测单元（PU）的查找表（LUT）对矩形PU使用帧内平滑滤波器，其中该矩形PU的宽度不等于该矩形PU的高度。
在另一项实施例中，本发明包含一种由处理器实施的方法，其包括确定是否基于用于正方形PU的LUT对矩形PU使用帧内平滑滤波器，其中该矩形PU的宽度不等于该矩形PU的高度。
在又一项实施例中，本发明包含一种设备，其包括处理器，所述处理器用于根据短距离帧内预测（SDIP）方案将正方形编码单元（CU）分成包含矩形PU的多个块，其中该矩形PU的宽度不等于该矩形PU的高度，并且所述处理器用于确定是否基于LUT对矩形PU使用帧内平滑滤波器，所述LUT用于正方形PU的依赖于模式的帧内平滑（MDIS）。
从结合附图和所附权利要求书进行的以下详细描述将更清楚地理解这些和其他特征。
附图说明
为了更完整地理解本发明，现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述，其中相同参考标号表示相同部分。
图1为多个帧内预测模式的示意图。
图2为划分成多个矩形和正方形预测单元的示例性编码单元的图解。
图3为宽度映射方法的一项实施例的流程图。
图4为高度映射方法的一项实施例的流程图。
图5为块尺寸映射方法的一项实施例的流程图。
图6为网络单元的一项实施例的示意图。
图7为通用计算机系统的一项实施例的示意图。
具体实施方式
最初应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实施方案，但可以使用任何数目的技术，不管是当前已知还是现有的，来实施所揭示的系统和/或方法。本发明决不应限于下文所说明的所述说明性实施方案、图式和技术，包含本文本所说明并描述的示范性设计和实施方案，而是可以在所附权利要求书的范围及其等效物的完整范围内修改。
通常，视频媒体涉及相对较快地连续显示一系列静态图像或帧，从而让观察者感觉到运动。每个帧可以包括多个图像元素或像素，每个图像元素或像素可以表示帧中的单个参考点。在数字处理期间，每个像素可以被分配一个整数值（例如，0、1、…或255），所述整数值表示对应参考点处的图像质量或特性，例如，亮度或色度。通常，单个帧内的像素组（宏块）可以大体上与同一帧内的其他宏块相关，这样，一些宏块中的像素值可能仅略有不同以及/或者显示出重复的结构。现代视频压缩方法使用各种技术来利用这些空间相关性（spatial correlation），这些技术可以统称为帧内部预测（或简称为帧内预测）。帧内预测可以减少同一帧中相邻和/或邻近的宏块（本文本中也称为块）之间的空间冗余，从而在没有大幅度降低图像质量的情况下对视频数据进行压缩。各种传统视频/图像编码标准描述了不同形式的帧内预测，所述标准例如，国际电信联盟（ITU）电信标准化部门（ITU-T）H.264（下文称为H.264），该标准以引入的方式并入本文本中，如全文再现一般。
实际上，帧内预测可以由视频编码器/解码器（编解码器）实施，以根据一个或多个先前已编码/已解码的邻近块插入预测块，从而形成近似的当前块。因此，编码器和解码器可以独立地插入预测块，从而使得绝大部分的帧和/或图像能够根据相对少量的参考块的通信进行重构，所述参考块例如，位于帧的左上角（并从此处延伸）的块。然而，单独的帧内预测可能并不会为现代视频再现质量足够好的图像，因此，残余消息等纠错消息可以在编码器与解码器之间传送，以纠正预测块与当前块之间的差异。例如，编码器可以从当前块中减去预测块，从而得到残余块，接着所述残余块可以进行变换、量化以及扫描，然后被编码成编码数据流。接收编码数据流之后，解码器可以将重构的残余块添加到单独产生的预测块上，从而重新创建当前块。虽然重新创建的当前块可能没有原始当前块完美，例如，由于帧内编码压缩的损耗性质等原因，但是它们的差异可能是人眼几乎无法察觉到的。因此，可以得到大量的位节约（bit saving），且不会显著降低重构图像的质量。
残余块可以包括预测块与当前块之间的少许差异，因此，例如，在预测块与当前块相同和/或近乎相同的区域中，残余块的许多离散值，例如，像素数据，可以包括零和/或接近零的系数。此外，残余块的变换、量化和/或扫描可以从数据流中移除许多零和/或接近零的系数，从而引起对视频数据的进一步压缩。因此，对原始图像进行更精确的预测便可以得到编码效率。为了利用这些编码效率，传统视频/图像编码标准可以提高预测精确性，方式为在帧内预测期间使用多个预测模式，例如，每个预测模式可以产生唯一的结构。例如，提出的高性能视频编码（HEVC）视频压缩标准（也称为H.265）可以在统一帧内预测（UIP）方案中使用各种预测模式。
图1图示了用在HEVC UIP方案中的多个帧内预测模式100的示意图。对于亮度块，帧内预测模式100可以包含多达34个帧内预测模式，其可以包括33个定向模式以及一个非定向模式，例如，直流（DC）预测模式。在使用中，编码器可以选择能够生成每个当前块的最精确预测的预测模式。例如，在帧内预测模式100中可以计算每个模式的绝对误差和（SAE），并且可以选择具有最少SAE的一个模式。通常情况下，帧内预测模式数目越多，可以得到的帧内预测更精确。例如，最近的研究表明，相比于使用较少预测模式的协定，例如，仅使用9个帧内预测模式的H.264，使用34个帧内预测模式，例如，帧内预测模式100，的协定可以更精确地预测复杂的结构。尽管图1示出34个帧内预测模式，但是应注意，根据块尺寸和/或帧内预测方案，也可以使用任何其他合适数目的预测模式。
尽管帧内预测具有编码优势，但是它可能有潜在的缺点。例如，由于每个预测块或重构块可以用其选择的系数独立地进行变换、量化，然后进行存储/传输，所以可以不考虑相邻块之间的相关性。因此，当重构出已编码的视频帧时，属于不同块的边界区域可以用不同方式进行处理，从而产生可见的不连续性，这可以称为块效应。这些效应的严重程度取决于不同水平的压缩。通常，量化程度越强，潜在效应就越严重。当此种现象比较显著时，它可以明显降低视频质量。
为了减少块效应并且提高重构出的视频帧的质量，帧内平滑方案有时可以适用于位于块边缘上的像素。帧内平滑可以使用分块滤波器来消除或减少块效应。在编码器中的逆变换之后（例如，在重构和存储宏块以待将来预测之前）以及/或者在解码器中的逆变换之后（例如，在重构和显示宏块之前），可以运用分块滤波器。在帧内平滑的作用下，块边界可以变平滑，从而改善解码的视频帧的表观（尤其是在较高压缩率下）。帧内平滑可以适用于宏块中块的垂直和/或水平边缘。在许多情况下，帧内平滑可以适用于亮度数据和色度数据。
目前，存在多种帧内平滑方案。例如，在一种方案中，编解码器可以基于每个当前块的帧内预测模式确定是否运用分块滤波器以及运用何种分块滤波器。这种方案可以称为依赖于模式的帧内平滑（MDIS）。同时，存在多种MDIS方法。例如，一种MDIS方法可以明确地发出是否对预测样本进行滤波的信号。对于所有潜在的帧内预测模式，编码器通过测试率失真（RD）成本来作出平滑决策。在替代性MDIS方法中，滤波或未滤波的预测样本的RD成本可以仅测试用于最佳帧内预测模式，从而产生相对较快的MDIS过程。
压缩标准中传统的基于块的帧内编码可以仅将正方形块用作预测单元（PU），所述压缩标准例如，高级视频编码（AVC）、关键技术区（KTA）以及HEVC测试模型（HM）等。预测单元可以指用于预测的基本单元。正方形PU包括水平侧（宽度），其与垂直侧（高度）具有数目相同的像素。基于正方形PU的MDIS方案可以根据查找表（LUT）确定滤波器的开/关（ON/OFF）状态和/或其类型。表1示出示例性LUT，其可以用在根据“WD3：高性能视频编码的工作草案3（WD3:Working Draft3of High-Efficiency Video Coding）”的HM3.0中，该草案在2011年3月16-33日在日内瓦（Geneva）由托马斯·韦根（Thomas Wiegand）、韩振基（Woo-Jin Han）、本杰明·布洛斯（Benjamin Bross）、简瑞纳·欧姆（Jens-Rainer Ohm）、嘉瑞.J.苏利文（Gary J.Sullivan）在ITU-T SG16WP3和ISO/IEC JTC1/SC29/WG11的视频编码联合协作小组（JCT-VC）的第5次会议中的文档JCTVC-E603中提出，该草案以引入的方式并入本文本中。表1可以包括多个滤波器决策条目，并且每个条目可以用正方形PU尺寸和帧内预测模式检索。行对应于帧内预测中正方形PU的所有可能尺寸，其中每行表示唯一的正方形PU尺寸（例如，2x2、4x4等）。列对应于可以在UIP方案中使用的34个预测模式，其中每列表示根据图1编号（从0到33）的帧内预测模式。表1中的条目对应于滤波器决策，并且表示决策的编号分配。对于本文本中的每个滤波器决策，编号1指示帧内平滑滤波器被打开，而编号0指示帧内平滑滤波器被关闭。例如，对于具有定向预测模式3的4x4正方形PU，可以执行帧内平滑；对于具有定向预测模式5的64x64正方形PU，可能并不执行帧内平滑。
表1：在HM3.0的MDIS中使用的查找表（LUT）
如表1所示，此MDIS LUT中仅使用正方形PU。应注意，对于不同视频编码协定中的不同帧内预测方案，可以设计不同的LUT。尽管表1仅示出帧内平滑滤波器的开/关状态，但是其他LUT除了开/关状态可以包含多个滤波器类型的选择（例如，1=类型1，2=类型2）。任何合适类型的滤波器都可以实施用于帧内平滑，所述滤波器例如，有限脉冲响应（FIR）滤波器、无限脉冲响应（IIR）滤波器和基于帧内系数的滤波器等。对于LUT的另外实例和帧内平滑滤波器的实施方案，请参考以下报告：名称为“关于帧内预测样本的基于LUT的自适应滤波（LUT-Based Adaptive Filtering on Intra Prediction Samples）”的报告，该报告在2011年1月20-28日在韩国大邱（Daegu,KR）由喀左由杉木（Kazuo Sugimoto）、关口俊一（Shun-ichi Sekiguchi）、峰泽明（Akira Minezawa）、井口和久（Kazuhisa Iguchi）和嘉明世奎（Yoshiaki Shishikui）在ITU-T SG16WP3和ISO/IEC JTC1/SC29/WG11的视频编码联合协作小组（JCT-VC）的第4次会议中的文档JCTVC-D109中提出；名称为“CE6.f：关于帧内预测样本的基于LUT的自适应滤波的验证报告（Verification Report on LUT-Based AdaptiveFiltering on Intra Prediction Samples）”的报告，该报告在2011年3月16-23日在日内瓦（Geneva）由喀左由杉木（Kazuo Sugimoto）、关口俊一（Shun-ichi Sekiguchi）、峰泽明（Akira Minezawa）、井口和久（Kazuhisa Iguchi）和嘉明世奎（Yoshiaki Shishikui）在ITU-T SG16WP3和ISO/IEC JTC1/SC29/WG11的视频编码联合协作小组（JCT-VC）的第5次会议中的文档JCTVC-E069中提出；以及名称为“CE6.e：依赖于模式的帧内平滑修改（Mode-Dependent Intra Smoothing Modifications）”的报告，该报告在2011年7月14-22日在托里诺（Torino）由基尔特·范德·欧瓦赫（Geert Van der Auwera）和王祥麟（XianglinWang）在ITU-T SG16WP3和ISO/IEC JTC1/SC29/WG11的视频编码联合协作小组（JCT-VC）的第6次会议中的文档JCTVC-F126中提出，所有这些报告都以引入的方式并入本文本中。
在HEVC标准中，图像或视频帧可以划分成相同或不同尺寸的正方形区域。每个正方形区域可以称为编码单元（CU），该编码单元可以类似于H.264标准中的宏块用作基本编码单元。一个编码单元可以含有一个或多个预测单元。如上所示，在基于正方形PU的帧内预测方案中，正方形块内部的像素可以根据位于当前块上侧和/或左侧的邻近重构块的边界进行预测。应理解，帧内预测的精确性可能同预测的像素与参考像素之间的距离有关。通常，距离越小，产生的精确性可能越高。因此，在序列的一些区域中，对于位于当前块右下方部分的像素的预测可能比对位于当前块其他部分的像素的预测更差。为了更好地利用像素的空间相关性并且提高帧内预测的精确性，2011年3月在日内瓦（Geneva）举行的第5次JCT-VC会议中的HM3.0中首先采用的是短距离帧内预测（SDIP）方案。该SDIP方案可以将一个（相对较大）正方形CU分成多个（相对较小）矩形PU和/或正方形PU。矩形块（PU）包括水平侧（宽度），其可以与矩形块的垂直侧（高度）具有不同数目的像素。高度和/或宽度等于一的矩形块在本文本中也可以称为直线，并且具有不同宽度和高度的矩形块在本文本中也可以称为非正方形块。
图2为根据SDIP方案划分成多个矩形和正方形预测单元的示例性编码单元200的图解。为了说明目的，假设CU200具有32像素的宽度和32像素的高度（下文称为32x32）。在CU内可以存在多个可能的划分布置和/或水平。例如，32x32的CU200可以分成四个8x32、32x8或16x16的PU。每个16x16的PU可以进一步分成四个8x8、4x16或16x4的PU。每个16x4的块可以进一步分成四个16x1、8x2或4x4的PU。每个4x4的块可以进一步分成四个1x4、4x1或2x2的PU。如图2所示，SDIP方案可以包含当前CU中不同尺寸的正方形和矩形PU。在使用中，可以计算不同划分布置的RD成本，并且可以选择提供最少RD成本的划分布置。
尽管图2示出32x32的CU，但是其他尺寸的CU也可以类似地分成不同尺寸的矩形PU。在帧内编码和解码过程中，像素可以逐行或逐个矩形地进行预测和重构。由于在SDIP方案中的正方形CU内采用柔性矩形PU，所以可以显著缩短预测的像素与参考像素之间的距离。因此，可以降低预测残余的能量，从而产生更精确的帧内预测。SDIP方案可以潜在地使用可用于HEVC的所有帧内预测模式，例如，图1中的34个帧内预测模式。对于有关SDIP实施方案的更多细节，请参考名称为“关于短距离帧内预测方法的CE6.b1报告（CE6.b1Reporton Short Distance Intra Prediction Method）”的报告，该报告在2011年3月16-23日在日内瓦（Geneva）由曹晓然（Xiaoran Cao）、彭秀莲（Xiulian Peng）、赖常财（ChangcaiLai）、王云飞（Yunfei Wang）、林勇兵（Yongbing Lin）、徐基峥（Jizheng Xu）、刘凌志（Lingzhi Liu）、郑建华（Jianhua Zheng）、何云（Yun He）、余浩平（Haoping Yu）和吴峰（Feng Wu）在ITU-T SG16WP3和ISO/IEC JTC1/SC29/WG11的视频编码联合协作小组（JCT-VC）的第5次会议中的文档JCTVC-E278中提出，该报告以引入的方式并入本文本中。
尽管SDIP可以有助于提高帧内预测的精确性，但是它可能仍然需要帧内平滑来减少潜在的块效应。然而，如先前所述，在引入SDIP之前，在HEVC测试模型中使用的依赖于模式的帧内平滑工具仅可以适用于正方形预测单元。根据正方形PU的尺寸和帧内预测模式，MDIS可以基于查找表选择用于所考虑的正方形PU的帧内平滑滤波器。通过SDIP方案引入非正方形PU可能会产生潜在问题或难题。例如，由于LUT不能用任何非正方形PU检索，所以不能选择用于当前非正方形PU的帧内平滑滤波器。因此，同样地，在MDIS中使用的现有LUT不能用于SDIP中。在这种情况下，帧内平滑必须在所有非正方形PU上执行或不在任何非正方形PU上执行。实际上，这可能会使帧内平滑质量显著降低。此外，修改当前LUT和/或创建新LUT来配合SDIP可能需要对当前MDIS编码进行显著修改，而这可能证明是复杂且难以实现的。
本文本所揭示的是对在SDIP方案中使用MDIS这方面提供协调的解决方案的系统和方法。通过将矩形预测单元映射到对应的正方形预测单元，本发明可以使用与MDIS中所用的原始表相同的滤波器表（即，查找表）来选择用于任何相关矩形预测单元的帧内平滑滤波器。提出了大量的映射方法。例如，在一种方法中，可以检查当前非正方形PU的宽度。随后，可以从LUT中选择出与当前非正方形PU具有相同宽度的正方形PU，并且将其映射为对应的正方形PU。其他替代性方法可以检查非正方形PU的高度或块尺寸，从而将所述非正方形PU映射到对应的正方形PU。在映射之后，假如可以确定用于当前非正方形PU的帧内预测模式，则可以从LUT中选择出帧内平滑滤波器条目。根据滤波器条目，编解码器可以确定是否运用帧内平滑滤波器以及/或者确定将何种类型的滤波器运用到当前非正方形PU上。因此，对于不同的非正方形PU，可以选择性地执行帧内平滑。通过将MDIS与SDIP协调，本发明提供新的方法来利用SDIP，同时保持已在MDIS中定义的LUT的实用性。
为了说明目的，假设在用于所考虑的矩形预测单元的SDIP实施方案中，可以确定最佳帧内预测模式（例如，为图1中34个模式中的一个模式），并且可使用MDIS滤波器表（例如，表1）。现在，需要作出关于是否将帧内平滑滤波器运用到当前矩形PU的决策。该决策可以通过本文本所揭示的多种映射方法获得。图3图示了宽度映射方法300的一项实施例的流程图。宽度映射方法300始于步骤310，其中可以检查当前矩形PU的宽度。本文本中的宽度（W）可以指当前矩形PU的水平维度中像素的数目。可以使用任何合适的已知技术来检查宽度。例如，宽度可以由创建当前矩形PU的SDIP划分方案提供。
随后，在步骤320中，可以从MDIS LUT中选择出与当前矩形PU具有相同宽度的正方形PU。该正方形PU可以为在水平侧上具有N个像素并且在垂直侧上具有N个像素的PU，其中N为整数。多个正方形PU选项可以在LUT中可供选择，每个正方形PU都具有可以搜索的唯一宽度。编解码器可以用于浏览LUT中所有可用的正方形PU的宽度，并且将每个宽度与矩形PU相比较。当N=W时，可以选择对应的NxN的正方形PU。可能产生合适的输出来通过信号将选择发出。
随后，在步骤330中，可以将当前矩形PU映射到LUT中所选择的正方形PU。本文本中的映射可以指用对应的正方形PU来表示非正方形PU。步骤330可以使LUT能间接地用非正方形PU的宽度检索。因此，对于非正方形PU可以使用滤波器选择。步骤330之后，帧内预测模式和正方形PU尺寸现在都可以被熟知，这两者可以确定LUT中的帧内滤波器条目。如果需要，步骤330可以与步骤320组合成一个步骤，其中可以将矩形PU映射到LUT中的正方形PU，其中N=W。随后，在步骤340中，可以从LUT中选择出对应的帧内平滑滤波器并将其运用到当前矩形PU。在某些滤波器表中，例如，在图1的LUT中，滤波器决策可以简单地为确定滤波器开/关状态的开关。如果开关指示1，则滤波器被打开；如果开关指示0，则滤波器被关闭。应注意，除了开/关状态，其他滤波器决策可以包括各种类型的帧内平滑滤波器。
表2示出多个矩形PU宽度映射到对应的多个正方形PU的一项实施例。第一列列出不同尺寸的矩形PU，而第二列列出不同尺寸的正方形PU。矩形PU和具有相同宽度的对应正方形PU可以放置在同一行上。例如，2x8和2x32的矩形PU宽度为2，因此这两者都可以被映射到宽度也为2的2x2的正方形PU。尽管表2仅包含有限数目的示例性PU尺寸，但是其他PU尺寸，例如，2x4、2x16、4x8、4x32等，也可以使用所揭示的方法进行映射。虽然在SDIP中使用的矩形PU的宽度通常不超过32，但是宽度大于32的矩形PU也可以使用所揭示的方法进行映射。如果需要，不管帧内预测模式如何，有时，用于特定宽度的矩形PU（尤其宽度较小，例如，1、2或4）的帧内平滑滤波器可以手动地进行关闭。例如，在表2的情况下，可以不将滤波运用到宽度为1的矩形PU（例如，1x4、1x16）。在其他情况下，可能的是，可以不将滤波运用到宽度小于或等于4的矩形PU。
矩形PU 正方形PU
1x4、1x16 未进行滤波
2x8、2x32 2x2
4x1、4x16 4x4
8x2、8x32 8x8
16x1、16x4 16x16
32x2、32x8 32x32
N/A 64x64
表2：宽度映射表
图4图示了高度映射方法400的一项实施例的流程图。高度映射方法400始于步骤410，其中可以检查当前矩形PU的高度。本文本中的高度（H）可以指当前矩形PU的垂直维度中像素的数目。可以使用任何合适的已知技术来检查高度。例如，高度可以由创建当前矩形PU的SDIP划分方案提供。随后，在步骤420中，可以从MDIS LUT中选择出与当前矩形PU具有相同高度的正方形PU。编解码器可以用于浏览LUT中所有可用的正方形PU的高度，并且将每个高度与矩形PU相比较。当N=H时，可以选择对应的NxN的正方形PU。随后，在步骤430中，可以将当前矩形PU映射到LUT中所选择的正方形PU。步骤430可以使LUT能间接地用非正方形PU的高度检索。随后，在步骤440中，可以从LUT中选择出对应的帧内平滑滤波器并将其运用到当前矩形PU。
表3示出多个矩形PU高度映射到对应的多个正方形PU的一项实施例。矩形PU和具有相同高度的对应正方形PU可以放置在同一行上。例如，16x4和1x4的矩形PU高度为4，因此这两者都可以被映射到高度也为4的4x4的正方形PU。尽管表3仅包含有限数目的示例性PU尺寸，但是其他PU尺寸，例如，2x4、2x16、4x8、4x32等，也可以使用所揭示的方法进行映射。虽然在SDIP中使用的矩形PU的高度通常不超过32，但是高度大于32的矩形PU也可以使用所揭示的方法进行映射。如果需要，不管帧内预测模式如何，有时，用于特定高度的矩形PU（尤其高度较小，例如，1、2或4）的帧内平滑滤波器可以手动地进行关闭。例如，在表3的情况下，可以不将滤波运用到高度为1的矩形PU（例如，4x1、16x1）。在其他情况下，可能的是，可以不将滤波运用到高度小于或等于4的矩形PU。
矩形PU 正方形PU
4x1、16x1 未进行滤波
8x2、32x2 2x2
16x4、1x4 4x4
2x8、32x8 8x8
1x16、4x16 16x16
2x32、8x32 32x32
N/A 64x64
N/A 128x128
表3：高度映射表
图5图示了块尺寸映射方法500的一项实施例的流程图。块尺寸映射方法500始于步骤510，其中可以检查当前矩形PU的块尺寸。本文本中的块尺寸（WxH）可以指当前矩形PU中包含的像素数目。可以使用任何合适的已知技术来检查块尺寸。例如，块尺寸可以由创建当前矩形PU的SDIP划分方案提供。随后，在步骤520中，可以从MDIS LUT中选择出与当前矩形PU具有相同块尺寸的正方形PU。编解码器可以用于计算LUT中所有可用的正方形PU的块尺寸，并且将每个块尺寸与矩形PU相比较。当NxN=WxH时，可以选择对应的正方形PU。随后，在步骤530中，当前矩形PU可以被映射到LUT中所选择的正方形PU。步骤530可以使LUT能间接地用非正方形PU的块尺寸检索。随后，在步骤540中，可以从LUT中选择出对应的帧内平滑滤波器并将其运用到当前矩形PU。
表4示出多个矩形PU块尺寸映射到对应的多个正方形PU的一项实施例。矩形PU和具有相同块尺寸的对应正方形PU可以放置在同一行上。例如，所有4x16、16x4、2x32和32x2的矩形PU块尺寸为64，因此所有这些PU都可以被映射到块尺寸也为64的8x8的正方形PU。尽管表4仅包含有限数目的示例性PU尺寸，但是其他PU尺寸，例如，2x4、2x16、4x8、4x32等，也可以用所揭示的方法进行映射。
矩形PU 正方形PU
1x4、4x1 2x2
2x8、8x2、1x16、16x1 4x4
4x16、16x4、2x32、32x2 8x8
8x32、32x8 16x16
N/A 32x32
N/A 64x64
N/A 128x128
表4：块尺寸映射表
尽管上文中的图3至图5以及表1至表4仅包含有限数目个映射方法的实施例，但是其他映射方法也可以用于本发明。例如，下文列出了可能映射方法的部分汇编：
1）宽度映射；
2）高度映射；
3）宽度映射，当宽度==1时未进行滤波；
4）高度映射，当高度==1时未进行滤波；
5）宽度映射，当宽度==1或高度==1时未进行滤波；
6）高度映射，当宽度==1或高度==1时未进行滤波；
7）宽度映射，当宽度≤4时未进行滤波；
8）高度映射，当高度≤4时未进行滤波；
9）宽度映射，当宽度≤4或高度≤4时未进行滤波；
10）高度映射，当宽度≤4或高度≤4时未进行滤波；
11）宽度映射或高度映射，无论哪个具有较大值；
12）块尺寸映射；
13）块尺寸映射，当宽度==1或高度==1时未进行滤波；
14）块尺寸映射，当宽度≤4或高度≤4时未进行滤波；
实际上，可以对上文列出的多种映射方法中的每种方法进行测试，并且提供最佳整体性能的方法可以选择作为最佳映射方法。在编解码器的实施方案中，最佳映射方法可以用于SDIP方案的所有矩形PU。为了评估映射方法的性能，可以进行模拟来将所揭示的方法与现有HM锚相比较。例如，宽度映射方法被插入到模拟中，其结果将在下文中进行讨论。表5示出矩形PU宽度映射到正方形PU的另一实施例，上述测试中使用了该实施例。表5可能类似于表2，除了以下情况：当矩形PU的宽度小于或等于4时，可以不运用帧内滤波，不管帧内预测模式如何。
矩形PU 正方形PU
1x16 未进行滤波
2x8 未进行滤波
4x16 未进行滤波
8x2、8x32 8x8
16x1、16x4 16x16
32x8 32x32
N/A 64x64
表5：用于宽度≤4无滤波进行的宽度映射表
使用表5中宽度映射方法的模拟适用于帧内熵编码，其中帧内高效率（HE）和帧内低复杂度（LC）配置测试用于性能评估。测试结果表明针对颜色空间的三个分量（Y、U和V）的多个分辨率类别（类别A、B、C、D和E）上的RD成本平均百分比。在模拟中，分析了三种不同情况（情况1至情况3）的RD性能，这将分别在表6至表8中进行论述。
表6示出与HM3.0锚相比，情况1（SDIP=0、MDIS=0、SDIP-MDIS=0）的测试结果。此处，SDIP=0指示未实施SDIP方案，MDIS=0指示未执行帧内平滑，而SDIP-MDIS=0指示未插入本发明的宽度映射。HM3.0锚包含常规的MDIS方案但不包括SDIP方案。因此，与HM3.0锚相比，情况1的唯一不同之处在于MDIS已被禁用。对于所有的YUV分量，发现情况1的平均RD成本均增加。例如，对于帧内HE中的Y亮度分量，所有分辨率类别的平均RD成本增加了约0.17%。RD成本的增加指示出对具有相同视频失真量的更高比特率的需求，这用信号表明视频编码质量的降低。然而，在不具有MDIS的情况下，对于帧内HE，加密（Enc）和解密（Dec）时间都保持相同，或者对于帧内LC，加密（Enc）和解密（Dec）时间都减少较小的量（约2%）。
表7示出与HM3.0-SDIP锚相比，情况2（SDIP=1、MDIS=0、SDIP-MDIS=0）的测试结果。此处，SDIP=1指示实施SDIP方案，MDIS=0指示未执行帧内平滑，而SDIP-MDIS=0指示未插入本发明的宽度映射。HM3.0-SDIP锚包含常规的MDIS方案和SDIP方案。然而，如先前所述，常规MDIS不能在由SDIP方案创建的非正方形PU上执行帧内平滑。因此，在HM3.0-SDIP锚中，帧内平滑仅在正方形PU上执行。与HM3.0-SDIP锚相比，情况2的唯一不同之处在于用于正方形PU的MDIS已被禁用。对于所有的YUV分量，发现情况2的平均RD成本均增加。例如，对于帧内HE中的Y亮度分量，所有分辨率类别的平均RD成本增加了约0.18%。RD成本的增加指示出视频编码的质量降低。然而，在不具有MDIS的情况下，对于帧内HE和帧内LC，Enc和Dec时间都减少较小的量（对于帧内HE为约1%，对于帧内LC为约3%）。
表8示出与HM3.0-SDIP锚相比，情况3（SDIP=1、MDIS=1、SDIP-MDIS=1）的测试结果。此处，SDIP=1指示实施SDIP方案，MDIS=1指示实施MDIS，而SDIP-MDIS=1指示插入本发明的宽度映射。HM3.0-SDIP锚包含常规的MDIS方案和SDIP方案。然而，如先前所述，常规MDIS不能在由SDIP方案创建的非正方形PU上执行帧内平滑。因此，在HM3.0-SDIP锚中，帧内平滑仅在正方形PU上执行。与HM3.0-SDIP锚相比，情况3的唯一不同之处在于，通过使用宽度映射方法（关于表5所述），MDIS在所有正方形和非正方形PU上执行。对于所有的YUV分量，情况3的平均RD成本几乎与HM3.0锚的相同。例如，对于帧内HE中的Y亮度分量，所有分辨率类别的平均RD成本保持相同，而对于帧内HE中的Y亮度分量，该平均RD成本略微降低了0.02%。RD成本的稳定（或略微降低）指示出视频编码的质量相同（或略微改进）。此外，在SDIP和MDIS协调的情况下，对于帧内HE和帧内LC，Enc和Dec时间都保持恒定。
表6：与HM3.0锚相比，情况1（SDIP=0、MDIS=0、SDIP-MDIS=0）的RD性能
表7：与HM3.0-SDIP锚相比，情况2（SDIP=1、MDIS=0、SDIP-MDIS=0）的RD性能
表8：与HM3.0-SDIP锚相比，情况3（SDIP=1、MDIS=1、SDIP-MDIS=1）的RD性能
表6至表8中的模拟结果表明，当MDIS禁用（情况1）或仅部分运用到SDIP方案的正方形PU（情况2）时，分别与HM3.0和HM3.0-SDIP锚相比，RD成本增加了较小的量。当MDIS以一致形式运用到所有正方形和非正方形PU（情况3）时，RD成本基本保持相同。对于有关上文模拟测试的更多细节，请参考名称为“CE6.b.5报告：SDIP和MDIS的协调（Harmonization ofSDIP and MDIS）”的报告，该报告在2011年7月14-22日在托里诺（Torino）由李贵春（Guichun Li）、刘凌志（Lingzhi Liu）、赖常财（Changcai Lai）、凌南（Nam Ling）、郑建华（Jianhua Zheng）和菲利普·张（Philipp Zhang）在ITU-T SG16WP3和ISO/IEC JTC1/SC29/WG11的视频编码联合协作小组（JCT-VC）的第6次会议中的文档JCTVC-F336中提出，该报告以引入的方式并入本文本中。
虽然MDIS与SDIP的协调不会引起显著的编码增益，但是它至少可以保持（如果不是略微改进）编码性能同时使正方形PU和非正方形PU的帧内平滑过程相一致。帧内平滑的一致性可以更有效地减少块效应。此外，SDIP使帧内预测具有更高的精确性，这也有助于提高解码的视频的主观质量。
图6图示了网络单元600的一项实施例，所述网络单元600可以包括例如，在网络或系统内上述处理图像和预测块的处理器或视频/图像编解码器。例如，网络单元600可以对应于图像发射器和/或接收器处的媒体控制器。网络单元600可以包括：多个输入端口610和/或接收器单元612，用于从其他编解码器接收数据；逻辑单元或处理器620，用来处理图像并且确定将数据发送到哪些编解码器；以及多个输出端口630和/或发射器单元632，用于将数据传输到其他编解码器。逻辑单元或处理器620可以用于实施本文本所述的任一方案，例如宽度映射方法300，并且可以使用硬件、软件或这两者来实施。
上述方案可以在任何通用网络部件上实施，例如算机或网络部件，其具有足够的处理能力、存储资源和网络吞吐能力来处理其上的必要工作量。图7图示了典型的通用网络部件或计算机系统700，其适用于实施本文本所揭示方法的一项或多项实施例，例如，宽度映射方法300。通用网络部件或计算机系统700包含处理器702（可以称为中央处理器单元或CPU），所述处理器与包含以下项的存储装置通信：辅助存储器704、只读存储器（ROM）706、随机存取存储器（RAM）708、输入/输出（I/O）装置710，以及网络连接装置712。处理器702可以作为一个或多个CPU芯片实施，或者可以为一个或多个专用集成电路（ASIC）和/或数字信号处理器（DSP）的一部分。处理器702可以用于实施本文本所述的任一方案，包含宽度映射方法300，所述方案可以使用硬件、软件或这两者来实施。
辅助存储器704通常由一个或多个磁盘驱动器或磁带驱动器组成，并且用于数据的非易失性存储，并且，如果RAM708的大小不足以保存所有工作数据，那么该辅助存储器还用作溢流数据存储装置。辅助存储器704可以用于存储程序，当选择执行这些程序时，将所述程序加载到RAM708中。ROM706用于存储在程序执行期间读取的指令以及可能的数据。ROM706为非易失性存储装置，其存储容量相对于辅助存储器704的较大存储容量而言通常较小。RAM708用于存储易失性数据，并且可能用于存储指令。对ROM706和RAM708两者的存取通常比对辅助存储器704的存取快。
揭示至少一项实施例，且所属领域的一般技术人员对所述实施例和/或所述实施例的特征的变化、组合和/或修改在本发明的范围内。因组合、整合和/或省略所述实施例的特征而产生的替代实施例也在本发明的范围内。在明确陈述数值范围或限制的情况下，应将此类表达范围或限制理解为包含属于明确陈述的范围或限制内的类似量值的重复范围或限制（例如，从约1到约10包含2、3、4等；大于0.10包含0.11、0.12、0.13等）。例如，每当揭示具有下限Rl和上限Ru的数值范围时，具体是揭示属于所述范围的任何数字。具体而言，特别揭示所述范围内的以下数字：R=Rl+k*(Ru-Rl)，其中k为从1%到100%范围内以1%递增的变量，即，k为1%、2%、3%、4%、7%、……、70%、71%、72%、……、97%、96%、97%、98%、99%或100%。此外，还特定揭示由如上文所定义的两个R数字定义的任何数值范围。除非另有说明，否则使用术语大约是指随后数字的±10%。关于权利要求的任一元素使用术语“任选地”意味着所述元素是需要的，或者所述元素是不需要的，两种替代方案均在所述权利要求的范围内。使用例如“包括”、“包含”和“具有”等较广术语应被理解为提供对例如“由……组成”、“基本上由……组成”以及“大体上由……组成”等较窄术语的支持。因此，保护范围不受上文所述的描述限制，而是由所附权利要求书界定，所述范围包含所附权利要求书的标的物的所有等效物。每一和每个权利要求作为进一步揭示内容并入说明书中，且所附权利要求书是本发明的实施例。所述揭示内容中的参考文献的论述并不是承认其为现有技术，尤其是具有在本申请案的在先申请优先权日期之后的公开日期的任何参考文献。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容特此以引入的方式并入本文本中，其提供补充本发明的示例性、程序性或其他细节。
虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的前提下，所揭示的系统和方法可以许多其他特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性的而非限制性的，且本发明不限于本文本所给出的细节。举例来说，各种元件或组件可以在另一系统中组合或整合，或某些特征可以省略或不实施。
另外，在不脱离本发明的范围的前提下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其他系统、模块、技术或方法组合或整合。展示或论述为彼此耦接或直接耦接或通信的其他项目也可以以电方式、机械方式或其他方式通过某一接口、装置或中间组件间接地耦接或通信。其他变化、替代和改变的实例可以由所属领域的技术人员确定，并且可以在不脱离本文本所揭示的范围和精神的情况下作出。

Claims (18)

1.一种帧内预测平滑滤波设备，其包括：
一个处理器，所述处理器用于：
在可以确定用于矩形预测单元PU的帧内预测模式的情况下，根据滤波器条目确定是否基于用于正方形PU的查找表LUT对矩形PU使用帧内平滑滤波器；
当确定基于用于所述正方形PU的LUT对所述矩形PU使用帧内平滑滤波器时，基于用于所述正方形PU的LUT对所述矩形PU使用帧内平滑滤波器；
其中，所述矩形PU的宽度不等于所述矩形PU的高度。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器进一步用于确定所述矩形PU的帧内预测模式，其中用于正方形PU的所述LUT用帧内预测模式和所述正方形PU的宽度检索，并且其中所述LUT的条目经选择用于对应于某种正方形PU的所述矩形PU，所述正方形PU与所述矩形PU具有相同的帧内预测模式和宽度。
3.根据权利要求2所述的设备，其中当满足以下条件中的至少一个条件时，不使用帧内平滑滤波器：
所述矩形PU的所述宽度等于一；
所述矩形PU的所述高度等于一；
所述矩形PU的所述宽度小于五；以及
所述矩形PU的所述高度小于五。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器进一步用于确定所述矩形PU的帧内预测模式，其中用于正方形PU的所述LUT用帧内预测模式和所述正方形PU的高度检索，并且其中所述LUT的条目经选择用于对应于某种正方形PU的所述矩形PU，所述正方形PU与所述矩形PU具有相同的帧内预测模式和高度。
5.根据权利要求4所述的设备，其中当满足以下条件中的至少一个条件时，不使用帧内平滑滤波器：
所述矩形PU的所述高度等于一；
所述矩形PU的所述宽度等于一；
所述矩形PU的所述高度小于五；以及
所述矩形PU的所述宽度小于五。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器进一步用于确定所述矩形PU的帧内预测模式，其中用于正方形PU的所述LUT用帧内预测模式和所述正方形PU的维度检索，其中所述LUT的条目经选择用于对应于正方形PU的所述矩形PU，其中对应的矩形PU与所述正方形PU具有相同的帧内预测模式，并且其中所述对应的矩形PU的所述宽度与高度之间的较大值等于所述正方形PU的宽度。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器进一步用于确定所述矩形PU的帧内预测模式，其中用于正方形PU的所述LUT用帧内预测模式和所述正方形PU的块尺寸检索，并且其中所述LUT的条目经选择用于对应于某种正方形PU的所述矩形PU，所述正方形PU与所述矩形PU具有相同的帧内预测模式和块尺寸。
8.根据权利要求7所述的设备，其中当满足以下条件中的至少一个条件时，不使用帧内平滑滤波器：
所述矩形PU的所述宽度或高度等于一；以及
所述矩形PU的所述宽度或高度小于五。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器进一步用于基于用于正方形PU的所述LUT确定所述矩形PU的所述帧内平滑滤波器类型。
10.一种帧内预测平滑滤波方法，其包括：
在可以确定用于矩形预测单元PU的帧内预测模式的情况下，根据滤波器条目确定是否基于用于正方形PU的查找表LUT对矩形PU使用帧内平滑滤波器；
当确定基于用于所述正方形PU的LUT对所述矩形PU使用帧内平滑滤波器时，基于用于所述正方形PU的LUT对所述矩形PU使用帧内平滑滤波器；
其中，所述矩形PU的宽度不等于所述矩形PU的高度。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括确定所述矩形PU的帧内预测模式，其中用于正方形PU的所述LUT用帧内预测模式和所述正方形PU的宽度检索，并且其中所述LUT的条目经选择用于对应于某种正方形PU的所述矩形PU，所述正方形PU与所述矩形PU具有相同的帧内预测模式和宽度。
12.根据权利要求10所述的方法，进一步包括确定所述矩形PU的帧内预测模式，其中用于正方形PU的所述LUT用帧内预测模式和所述正方形PU的高度检索，并且其中所述LUT的条目经选择用于对应于某种正方形PU的所述矩形PU，所述正方形PU与所述矩形PU具有相同的帧内预测模式和高度。
13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括确定所述矩形PU的帧内预测模式，其中用于正方形PU的所述LUT用帧内预测模式和所述正方形PU的块尺寸检索，并且其中所述LUT的条目经选择用于对应于某种正方形PU的所述矩形PU，所述正方形PU与所述矩形PU具有相同的帧内预测模式和块尺寸。
14.一种帧内预测平滑滤波设备，其包括：
一个处理器，所述处理器用于：
根据短距离帧内预测SDIP方案，将正方形编码单元CU分成包含矩形预测单元PU的多个块，其中所述矩形PU的宽度不等于所述矩形PU的高度；以及
在可以确定用于矩形PU的帧内预测模式的情况下，根据滤波器条目确定是否基于查找表LUT对所述矩形PU使用帧内平滑滤波器，所述LUT用于正方形PU的依赖于模式的帧内平滑MDIS；
当确定基于用于所述正方形PU的LUT对所述矩形PU使用帧内平滑滤波器时，基于用于所述正方形PU的LUT对所述矩形PU使用帧内平滑滤波器。
15.根据权利要求14所述的设备，其中用于正方形PU的所述LUT用帧内预测模式和所述正方形PU的维度检索，并且其中所述处理器进一步用于根据所述SDIP方案选择所述矩形PU的帧内预测模式。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述LUT的条目经选择用于对应于某种正方形PU的所述矩形PU，所述正方形PU与所述矩形PU具有相同的帧内预测模式和宽度。
17.根据权利要求15所述的设备，其中所述LUT的条目经选择用于对应于某种正方形PU的所述矩形PU，所述正方形PU与所述矩形PU具有相同的帧内预测模式和高度。
18.根据权利要求15所述的设备，其中所述LUT的条目经选择用于对应于某种正方形PU的所述矩形PU，所述正方形PU与所述矩形PU具有相同的帧内预测模式和块尺寸。
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