CN103988511A - 具有简化边界强度决定的去块滤波方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种视频编码系统中重建视频的去块方法和设备。根据本发明的实施例，在确定边界强度时，不需要确定块边界是否为编码单元边界。根据本发明的一实施例，本方法包括确定两块中是否有任何一块为帧内编码。若两块中有任何一块为帧内编码，则边界强度被分配第一值。否则，进行额外决定进程来确定边界强度。在另一实施例中，确定块边界的边界强度包括确定块边界是否为变换单元边界以及两块中是否有任何一块包括系数。在另一实施例中，确定块边界的边界强度包括确定两块是否具有不同的参考图片或不同的运动向量。

Description

具有简化边界强度决定的去块滤波方法和设备
交叉引用
本申请要求2011年10月31日递交的以中国作为接收局的，发明名称为“去块滤波方法”的PCT专利申请No.201110337674.7的优先权，且将此PCT专利申请作为参考。
技术领域
本发明有关于视频编码(video coding)，且尤其有关于具有简化边界强度(Boundary Strength,BS)决定的去块滤波(Deblocking Filter,DF)。
背景技术
运动补偿变换编码(motion compensated transform coding)被多种编码标准广泛应用，其中在运动补偿变换编码中，会对运动补偿后的残差(residue)进行块变换。运动补偿帧间(inter-frame)编码系统可定期或自适应地采用帧内(intra-frame)模式。在编码进程中，会对变换系数进行量化以降低比特率，因而引入了伪影(artifact)，而变换块周边边界上的伪影更明显。为了减轻编码伪影，可采用一种称作去块的技术，即在块边界自适应地应用滤波。在视频编码领域，上述去块技术也被称为去块滤波。
去块进程对边界像素应用滤波器，其中滤波器系数与相关边界的边界强度有关。去块滤波进程进行一系列测试，以确定所选择边界的边界强度。根据获取的边界强度，滤波器开启/关闭的决定即可作出。此外，当作出开启决定时，滤波器系数根据边界强度进行选择。然而，传统的滤波器决定进程包括冗余(redundancy)，会不必要地浪费系统计算资源。此外，冗余可能也会降低压缩效率方面的系统性能。因此，需要去除冗余，以节省系统资源以及/或者改进系统性能。
发明内容
本发明提出一种视频编码系统中重建视频的去块方法和设备。根据本发明的实施例，在确定边界强度时，不需要确定块边界是否为编码单元边界。根据本发明的一实施例，本方法包括确定两块中是否有任何一块为帧内编码。若两块中有任何一块为帧内编码，则边界强度被分配第一值。否则，进行额外决定进程来确定边界强度。额外决定进程包括第一测试和第二测试；其中若与所述第一测试或所述第二测试有关的结果为肯定的，则所述边界强度被分配第二值，否则所述边界强度被分配第三值。第一测试确定所述块边界是否为变换单元边界以及所述两块中是否有任何一块包括系数，第二测试确定所述两块是否具有不同的参考图片或不同的运动向量。
在本发明的另一实施例中，确定块边界的边界强度包括确定所述块边界是否为变换单元边界以及两块中是否有任何一块包括系数。在另一实施例中，确定块边界的边界强度包括确定两块是否具有不同的参考图片或不同的运动向量。
附图说明
图1显示了两个相邻块之间的纵向块边界以及穿过边界的像素行。
图2显示了根据新兴HEVC中传统方法决定边界强度的示范性决定树。
图3显示了包括本发明一实施例的确定边界强度的示范性决定树。
具体实施方式
对于数字视频压缩来说，运动补偿帧间编码是一种有效的压缩技术，并已在多种编码标准中广泛应用，如运动图象专家组(Moving Picture ExpertsGroup,MPEG)-1/2/4以及H.261/H.263/H.264/高级视频编码(Advanced VideoCoding,AVC)。在运动补偿系统中，运动估计/补偿和后续的压缩通常是逐块(block by block)进行的。在压缩进程中，由于采用了量化等有损操作(lossyoperation)，可能会出现编码噪声(coding noise)。在重建(reconstructed)视频数据中，特别是在基于块变换的块边界或边界附近，会有明显的编码伪影。为了减轻编码伪影的明显性，可采用一种已在如H.264/AVC以及高性能视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)系统的较新的编码系统中使用的被称为去块的技术。此外，HEVC采用单独的单元进行基于块的预测，该单独的单元称为预测单元(Prediction Unit,PU)，可与变换单元(Transform Unit,TU)不同。因此，PU的边界可能无法与TU的边界对齐(align)。在HEVC中，对于亮度(luma)和色度(chroma)分量，去块进程均基于8×8的块。
图1显示了在块P110和块Q120之间对纵向边界进行滤波的示范例，其中块P110和块Q120在图1中以粗框表示，每个块包括8×8个像素。如图1所示，与两个相邻块有关的8个像素行分别被标示为131-138。纵向边界每边的4个像素被标示为(p3i,p2i,p1i,p0i,q0i,q1i,q2i,q3i)，其中i为像素行的索引，且i＝0,…,7。与块边界紧挨着的像素(即p0i和q0i)被称为第一边界像素。类似地，p1i和q1i被称为第二边界像素，p2i和q2i被称为第三边界像素，而p3i和q3i被称为第四边界像素。在本示范例中，块P110和块Q120对应两个PU或TU。图1中的绘图可顺时针旋转90度，以阐明横向块边界的情况。去块进程包括确定滤波器开启/关闭、确定滤波器强度和应用去块滤波器的步骤。滤波器开启/关闭的决定需检查边界处的转变是自然边缘还是由编码伪影引起的。若为自然边缘，则滤波器被关闭，以保留与各自边界有关的图片的锐度(sharpness)；否则滤波器被开启，以减小伪影。滤波器开启/关闭决定首先为需要滤波的图片区域的所有块边界进行。若边界要被滤出，则确定滤波强度决定，即选择强滤波器或弱滤波器。接下来，将具有确定滤波器强度的去块滤波器应用到要被滤出的边界。为简单起见，在本发明中，上述去块进程称为去块。在视频编码领域，上述去块进程也被称为去块滤波。去块所用的滤波器也被称为去块滤波。因此，根据上下文，术语“去块滤波”可指去块进程，也可指去块所用的滤波器。
为了使计算复杂度较低，传统HEVC中的滤波器开启/关闭决定仅基于两行像素确定。举例来说，在HM-3.0中，采用第2行和第5行。边缘活动测量(edgeactivity measure)d基于第2行和第5行中的像素计算：
d＝|p22-2p12+p02|+|q22-2q12+q02|+|p25-2p15+p05|+|q25-2q15+q05|    (1)
若边缘活动测量d小于预定义阈值β，则相应的块边界将被滤出。预定义阈值β与量化参数(Quantization Parameter,QP)有关。若确定块边界被滤出，则根据以下状况逐行进行弱/强滤波器决定：
d<β>>2,             (2)
|p3i-p0i|+|q3i-q0i|<β>>3,以及       (3)
|p0i-q0i|<5·tc+1,         (4)
其中，tc是另一个与QP有关的预定义阈值，用来避免过滤波(over-filtering)像素。若上述三种状况均得以满足，则选择强滤波器。否则，选择弱滤波器。去块滤波操作也与预定义阈值tc有关。
色度分量的去块滤波与亮度分量的去块滤波类似，但色度分量的去块滤波并不仅用于帧内块边界。图2显示了HM-3.0中的BS推导。在步骤210中，判定块P或块Q是否为帧内编码。若测试结果为“是”，则进程进入步骤220，否则进入步骤230。在步骤220中，判定块边界是否为CU边界。若块边界为CU边界，则BS值被设定为4(BS＝4)，否则BS＝3。在步骤230中，判定边界是否为TU边界以及P或Q是否包括系数。若结果为“是”，则BS值被设定为2(BS＝2)，否则进程进入步骤240。在步骤240中，判定块P和块Q是否具有不同的参考图片或不同的运动向量(Motion Vector,MV)。若测试结果为“是”，则BS值被设定为1(BS＝1)，否则BS＝0。HM-3.0中的边界强度的使用如表1所示。
表1
在表1中，TC_偏移对应等式(4)中的tc。BS＝1与BS＝2的滤波器开启/关闭控制和tc的设定相同。类似地，BS＝3与BS＝4的滤波器开启/关闭控制和tc的设定相同。换句话说，从滤波器控制(开启/关闭以及弱/强)和滤波器操作的角度来说，并不需要区分BS＝1和BS＝2。因此，这两个BS值之一是冗余的。此外，也并不需要区分BS＝3和BS＝4。相应地，本发明的实施例可去除BS决定的冗余。
图3是包括本发明一实施例的示范性BS决定树示意图。在步骤310中，判定块P或块Q是否为帧内编码。若测试结果为“是”(即为肯定的)，则BS值被设定为2(即BS＝2)。否则进入步骤320进行进一步测试。在步骤320中，测试与步骤230和240用“或”连接检测结果的测试结果相同。因此，若“(块边界为TU边界)和(P或Q包括系数)”为真或“P和Q具有不同的参考图片或不同的运动向量”为真，则边界强度被设定为1(即BS＝1)，否则BS值被设定为0。与图2中的BS决定相比，图3所示的本发明实施例并不检测块边界是否为CU边界。此外，若“(块边界为TU边界)和(P或Q包括系数)”为真，则与“P和Q具有不同的参考图片或不同的运动向量”有关的测试可被跳过。因此，图3中的本发明实施例可降低系统计算负荷。根据图3中的实施例，BS值的数目从5减小到3。
图3中的BS决定树用来说明包括本发明一实施例的一示范例。本领域技术人员可重排步骤或用等同测试来实施本发明。在一示范例中，步骤320中的位置测试可分成多个连续步骤来达到相同目的。在另一示范例中，有关P和Q是否具有不同的参考图片或不同的运动向量的测试可通过有关P和Q是否具有相同的参考图片和相同的运动向量的测试等同进行。
上述描述用于使得本领域技术人员能够实现并使用本发明。对本领域的专业技术人员来说，将这些实施例进行的的多种修改将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本申请所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。在上述细节描述中，阐述了多种特定细节来提供对本发明的彻底了解。而本领域技术人员可理解本发明可以实现。
上述本发明的实施例可通过多种硬件、软件码或其组合实现。举例来说，本发明的一实施例可为集成到视频压缩芯片的电路，或者集成到视频压缩系统的程序码进行相应处理。本发明的另一实施例可为在数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)上执行的程序码进行相应处理。本发明还可包括一系列功能，并由电脑处理器、数字信号处理器、微处理器、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)执行。通过执行定义本发明实施例中特定方法的机器可读软件码或韧件码，上述处理器可根据本发明执行特定任务。软件码或韧件码可在不同程序语言和不同格式或方式中进行。软件码可针对不同的目标平台进行编译。不过，软件码不同的编码格式、方式和语言，以及配置码执行与本发明有关的任务的其它方法均符合本发明的精神，落入本发明的保护范围。
在不脱离精神或实质特性的前提下，本发明可以其他方式实现。上述示范例仅用于说明的目的，并非用以限制本发明。因此，本发明的保护范围当视之前的权利要求书所界定为准。凡在本发明权利要求书的等同定义和范围之内，所作的任何修改，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种视频编码系统中重建视频的去块方法，其中所述去块用于所述重建视频的块边界，且每个块对应一预测单元或一变换单元，所述方法包括：
接收与两块之间的块边界有关的像素数据；
基于与所述重建视频有关的信息确定所述块边界的边界强度，其中所述信息不包括所述块边界是否为编码单元边界；以及
根据所述边界强度，将所述去块用于与所述块边界有关的所述像素数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述块边界的所述边界强度包括确定所述两块中是否有任何一块为帧内编码，以及其中若所述两块中有任何一块为帧内编码，则所述边界强度被分配第一值，否则进行额外决定进程来确定所述边界强度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所述额外决定进程包括第一测试和第二测试；其中若与所述第一测试或所述第二测试有关的结果为肯定的，则所述边界强度被分配第二值，否则所述边界强度被分配第三值，其中所述第一测试确定所述块边界是否为变换单元边界以及所述两块中是否有任何一块包括系数，所述第二测试确定所述两块是否具有不同的参考图片或不同的运动向量。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所述额外决定进程包括确定所述块边界是否为变换单元边界以及所述两块中是否有任何一块包括系数。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所述额外决定进程包括确定所述两块是否具有不同的参考图片或不同的运动向量。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述确定所述块边界的边界强度包括确定所述块边界是否为变换单元边界以及所述两块中是否有任何一块包括系数。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述确定所述块边界的边界强度包括确定所述两块是否具有不同的参考图片或不同的运动向量。
8.一种视频编码系统中重建视频的去块设备，其中所述去块用于所述重建视频的块边界，且每个块对应一预测单元或一变换单元，所述设备包括：
用于接收与两块之间的块边界有关的像素数据的装置；
用于基于与所述重建视频有关的信息确定所述块边界的边界强度的装置，其中所述信息不包括所述块边界是否为编码单元边界；以及
用于根据所述边界强度将所述去块应用在与所述块边界有关的所述像素数据的装置。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述用于确定所述块边界的所述边界强度的装置包括用于确定所述两块中是否有任何一块为帧内编码，且若所述两块中有任何一块为帧内编码则所述边界强度被分配第一值的装置；以及当结果为否时进行额外决定进程来确定所述边界强度的装置。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述进行额外决定进程的装置包括用于进行第一测试的装置和用于进行第二测试的装置；其中若与所述第一测试或所述第二测试有关的结果是肯定的，则所述边界强度被分配第二值，否则所述边界强度被分配第三值，其中所述第一测试确定所述块边界是否为变换单元边界以及所述两块中是否有任何一块包括系数，所述第二测试确定所述两块是否具有不同的参考图片或不同的运动向量。
11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述进行额外决定进程的装置包括确定所述块边界是否为转换单元边界以及所述两块中是否有任何一块包括系数。
12.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述进行额外决定进程的装置包括确定所述两块是否具有不同的参考图片或不同的运动向量。
13.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述确定所述块边界的所述边界强度的装置包括用来确定所述块边界是否为转换单元边界以及所述两块中是否有任何一块包括系数的装置。
14.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述确定所述块边界的所述边界强度的装置包括用来确定所述两块是否具有不同的参考图片或不同的运动向量的装置。
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