CN105453565B - 视频编码装置、视频解码装置、视频系统、视频编码方法、视频解码方法 - Google Patents

视频编码装置、视频解码装置、视频系统、视频编码方法、视频解码方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于通过滤波处理来改善图像品质，从而提高编码性质。视频编码装置和视频解码装置具有初步分析单元(5)。该初步分析单元(5)具有像素值梯度特征量计算单元(51)、动态阈值确定单元(52)以及阈值处理和分类单元(53)。像素值梯度特征量计算单元(51)针对构成滤波前本地解码图像的每个像素或每个小区域来计算像素值梯度。动态阈值确定单元(52)基于每个像素或每个小区域的像素值梯度动态地确定阈值。阈值处理和分类单元(53)使用动态确定的阈值对像素或小区域进行分类。

Description

视频编码装置、视频解码装置、视频系统、视频编码方法、视频 解码方法
技术领域
本发明涉及视频编码装置、视频解码装置、视频系统、视频编码方法、视频解码方法以及程序。
背景技术
非专利文献1～4描述了通过对已编码的图像进行滤波从而在视频压缩编码中改善图像质量的技术。
特别地，非专利文献1和2描述了视频压缩编码标准。这些标准能够应用滤波以减少由于压缩编码导致的在区块边界处产生的质量劣化。
另一方面，非专利文献3和4描述了以每帧为基础自适应地更新对编码劣化进行修复的滤波器的技术。
特别地，非专利文献3描述了针对整个画面计算一种类型的滤波器，以便对于整个画面来说，原始图像的平方误差最小。另一方面，非专利文献4描述了考虑到最佳的滤波器设计的局域性，以每帧为基础来设计多个滤波器。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：ISO/IEC MPEG和ITU-T VCEG的联合视频工作组(JVT)的“ISO/IEC14496-10高级视频编码文本”，2004年7月。
非专利文献2：“高效视频编码(HEVC)文本规范草案10”，JCT-VC第12次会议，JCTVC-L1003 v34，2013年1月。
非专利文献3：T.Chujoh、G.Yasuda、N.Wada和T.Yamagake，“基于区块的自适应环路滤波器”，ITU-T Q.6/SG16，VCEG-AI18，2008年。
非专利文献4：M.Karczewicz、P.Chen、R.Joshi、X.Wang、W.Chien、R.Panchal“高通公司的视频编码技术提案”，JCTVC-A121，2010年4月。
发明内容
发明要解决的技术问题
非专利文献1和非专利文献2中的滤波仅可以应用于发生在区块边界处的品质劣化。因此，限制了滤波带来的图像品质改善。
另一方面，非专利文献3中的滤波可自适应地应用于整个画面。但是，通过非专利文献3中的滤波，如上所述针对整个画面仅可计算一种类型的滤波器。
此处，当整个画面包括边缘和被边缘区分开的平坦区域时，当将画面看做一个整体时，构成平坦区域的像素的数量会大于构成边缘的像素的数量。因此，就非专利文献3中计算的、针对整个画面的一种类型的滤波器而言，与边缘相比，平坦区域将占主导。因此，当边缘失去其尖锐度时会变得非常明显，并且尽管边缘是重要的图案，但是就非专利文献3中的滤波器而言，会存在不能维持边缘分量的情况，这阻止了通过滤波得到图像品质的充分改善。
而且，对于非专利文献4中的滤波，如上所述，考虑到最佳滤波器设计的局域性，因此以每帧为基础来设计了多个滤波器。具体地，对于解码图像的像素值而言，首先针对每个预先确定的小区域来计算基于像素值梯度的特征量，并且通过阈值处理来对小区域进行分类，该阈值处理使用预先确定的阈值。接着，针对已分类的每一组像素，设计最佳的滤波器。这能够分别地设计针对边缘的滤波器和针对平坦区域的滤波器。
但是，基于像素值梯度的特征量依赖于图像的图案。因此，在上述使用了预先确定的阈值的阈值处理情况下，会存在在滤波器设计中无法最佳地实施小区域分类的情况，因此阻止了通过滤波获得图像品质的充分改善。
本发明鉴于上述问题而提出，并且目的在于通过滤波来改善图像品质，从而提高编码性能。
解决问题的手段
本发明提出了以下事项以解决上述问题。
(1)本发明提出一种视频编码装置(例如，相当于图1中的视频编码装置AA)，其允许在编码循环中进行自适应滤波并且允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单位的滤波器设计，其包括：像素值特征量计算模块(例如，相当于图2中的像素值梯度特征量计算单元51)，其以像素为单位或以小区域为单位求出解码图像(例如，相当于图1中的滤波前本地解码图像h)的像素值的特征量(例如，相当于下述的像素值梯度)；阈值处理和分类模块(例如，相当于图2中的阈值处理和分类单元53)，其将像素值特征量计算模块求出的特征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及动态阈值确定模块(例如，相当于图2中的动态阈值确定单元52)，其基于像素值特征量计算模块求出的特征量来确定所述阈值。
根据本发明，在对像素或小区域进行分类时使用的阈值是基于以像素为单位或以小区域为单位求出的特征量来确定的。因此，可以在考虑到图像图案的情况下动态地确定阈值，这能够在滤波器设计中最佳地实施像素或小区域的分类。相应地，通过滤波所得到的图像品质改善可以提高编码性能。
(2)本发明提出一种视频编码装置，根据该装置，在(1)的视频编码装置中，动态阈值确定模块基于像素值特征量计算模块求出的特征量的分布(例如，相当于下述的直方图)来确定阈值。
根据本发明，在(1)的视频编码装置中，可以基于特征量的分布来确定阈值。
(3)本发明提出一种视频编码装置，根据该装置，在(1)或(2)的视频编码装置中，动态阈值确定模块包括：特征方柱检测模块，其求出由像素值特征量计算模块求出的特征量的直方图，并且从求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱；以及阈值确定模块，其求出由特征方柱检测模块检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率，并且将两个求出的频率之间的值确定为针对这两个方柱的阈值。
根据本发明，在(1)或(2)的视频编码装置中，求出特征量的直方图，从求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱，并且将检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率之间的值确定为针对这两个方柱的阈值。因此，所述阈值可以使用特征量的直方图来确定。
(4)本发明提出一种视频编码装置，根据该装置，在(3)的视频编码装置中，特征方柱检测模块使用针对直方图方柱中彼此相邻的方柱的频率的一阶微分(例如，相当于下述的一阶微分评估值D1(k))和二阶微分(例如，相当于下述的二阶微分评估值D2(k))，检测出那些频率所集中的方柱。
根据本发明，在(3)的视频编码装置中，使用针对彼此相邻方柱的频率的一阶微分和二阶微分来检测那些频率所集中的方柱。因此，通过针对频率的一阶微分和二阶微分可以检测出彼此相邻的方柱的频率的变化，这能够适宜地检测出那些频率所集中的方柱。
(5)本发明提出一种视频编码装置，根据该装置，在(3)或(4)的视频编码装置中，特征方柱检测模块将由特征方柱检测模块检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率的平均值或者由特征方柱检测模块检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率的加权平均值，确定为针对这两个方柱的阈值。
根据本发明，在(3)或(4)的视频编码装置中，将频率所集中的两个相邻方柱的频率的平均值或者频率所集中的两个相邻方柱的频率的加权平均值确定为针对这两个方柱的阈值。因此，使用阈值，可以适宜地对分别属于这两个方柱的像素或小区域进行分类，这能够得到与上述效果相似的效果。
(6)本发明提出一种视频编码装置，根据该装置，在(1)到(5)中任一项的视频编码装置中，像素值特征量计算模块求出像素值梯度，将其作为特征量。
根据本发明，在(1)到(5)中任一项的视频编码装置中，可以使用像素值梯度作为特征量来动态地确定阈值。
(7)本发明提出一种视频编码装置，根据该装置，在(6)的视频编码装置中，像素值特征量计算模块使用索贝尔滤波器或拉普拉斯滤波器求出像素值梯度。
根据本发明，在(6)的视频编码装置中，可以使用索贝尔滤波器或拉普拉斯滤波器来求出像素值梯度。
(8)本发明提出一种视频解码装置(例如，相当于图3中的视频解码装置BB)，其允许在解码循环中进行自适应滤波并且允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单位的滤波器应用，其包括：像素值特征量计算模块，其以像素为单位或以小区域为单位求出解码图像(例如，相当于图3中的滤波前解码图像F)的像素值的特征量(例如，相当于下述的像素值梯度)；阈值处理和分类模块，其将像素值特征量计算模块求出的特征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及动态阈值确定模块，其基于像素值特征量计算模块求出的特征量来确定阈值。
根据本发明，在对像素或小区域进行分类时使用的阈值是基于以像素为单位或以小区域为单位求出的特征量来确定的。因此，可以在考虑到图像图案的情况下动态地确定阈值，这能够在滤波器设计中最佳地实施像素或小区域的分类。相应地，通过滤波所得到的图像品质改善可以提高编码性能。
(9)本发明提出一种视频解码装置，根据该装置，在(8)的视频解码装置中，动态阈值确定模块基于像素值特征量计算模块求出的特征量的分布(例如，相当于下述的直方图)来确定阈值。
根据本发明，在(8)的视频解码装置中，可以基于特征量的分布来确定阈值。
(10)本发明提出一种视频解码装置，根据该装置，在(8)或(9)的视频解码装置中，动态阈值确定模块包括：特征方柱检测模块，其求出由像素值特征量计算模块求出的特征量的直方图，并且从求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱；以及阈值确定模块，其求出由特征方柱检测模块检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率，并且将两个求出的频率之间的值确定为针对这两个方柱的阈值。
根据本发明，在(8)或(9)的视频解码装置中，求出特征量的直方图，从求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱，并且将检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率之间的值确定为针对这两个方柱的阈值。因此，所述阈值可以使用特征量的直方图来确定。
(11)本发明提出一种视频解码装置，根据该装置，在(10)的视频解码装置中，特征方柱检测模块使用针对直方图方柱中彼此相邻的方柱的频率的一阶微分(例如，相当于下述的一阶微分评估值D1(k))和二阶微分(例如，相当于下述的二阶微分评估值D2(k))，检测出那些频率所集中的方柱。
根据本发明，在(10)的视频解码装置中，使用针对彼此相邻方柱的频率的一阶微分和二阶微分来检测那些频率所集中的方柱。因此，通过针对频率的一阶微分和二阶微分可以检测出彼此相邻的方柱的频率的变化，这能够适宜地检测出那些频率所集中的方柱。
(12)本发明提出一种视频解码装置，根据该装置，在(10)或(11)的视频解码装置中，特征方柱检测模块将由特征方柱检测模块检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率的平均值或者由特征方柱检测模块检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率的加权平均值，确定为针对两个方柱的阈值。
根据本发明，在(10)或(11)的视频解码装置中，将频率所集中的两个相邻的方柱的频率的平均值或者频率所集中的两个相邻的方柱的频率的加权平均值确定为针对这两个方柱的阈值。因此，使用阈值，可以适宜地对分别属于这两个方柱的像素或小区域进行分类，这能够得到与上述效果相似的效果。
(13)本发明提出一种视频解码装置，根据该装置，在(8)到(12)中任一项的视频解码装置中，像素值特征量计算模块求出像素值梯度，将其作为特征量。
根据本发明，在(8)到(12)中任一项的视频解码装置中，可以使用像素值梯度作为特征量来动态地确定阈值。
(14)本发明提出一种视频解码装置，根据该装置，在(8)到(12)中任一项的视频解码装置中，像素值特征量计算模块求出像素值的离散值，将其作为特征量。
根据本发明，在(8)到(12)中任一项的视频解码装置中，可以使用像素值的离散值作为特征量来动态地确定阈值。
(15)本发明提出一种视频解码装置，根据该装置，在(13)的视频解码装置中，像素值特征量计算模块使用索贝尔滤波器或拉普拉斯滤波器求出像素值梯度。
根据本发明，在(13)的视频解码装置中，使用索贝尔滤波器或拉普拉斯滤波器求出像素值梯度。
(16)本发明提出一种视频系统，其包括：允许在编码循环中进行自适应滤波并且允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单位的滤波器设计的视频编码装置(例如，相当于图1中的视频编码装置AA)；以及允许在解码循环中进行自适应滤波并且允许以像素为单位或以小区域为单位的滤波器应用的视频解码装置(例如，相当于图3中的视频解码装置BB)，该视频编码装置包括：编码端像素值特征量计算模块(例如，相当于图2中的像素值梯度特征量计算单元51)，其以像素为单位或以小区域为单位求出解码图像(例如，相当于图1中的滤波前本地解码图像h)的像素值的特征量(例如，相当于下述的像素值梯度)；编码端阈值处理和分类模块(例如，相当于图2中的阈值处理和分类单元53)，其将由编码端像素值特征量计算模块求出的特征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及编码端动态阈值确定模块(例如，相当于图2中的动态阈值确定单元52)，其基于由编码端像素值特征量计算模块求出的特征量来确定阈值，并且该视频解码装置包括：解码端像素值特征量计算模块，其以像素为单位或以小区域为单位求出解码图像(例如，相当于图3中的滤波前解码图像F)的像素值的特征量(例如，相当于下述的像素值梯度)；解码端阈值处理和分类模块，其将由解码端像素值特征量计算模块求出的特征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及解码端动态阈值确定模块，其基于由解码端像素值特征量计算模块求出的特征量来确定阈值。
根据本发明，在视频编码装置和视频解码装置两者中，在对像素或小区域进行分类时使用的阈值是基于以像素为单位或以小区域为单位求出的特征量来确定的。因此，可以在考虑图像图案的情况下动态地确定阈值，这能够在滤波器设计中最佳地实施像素或小区域的分类。相应地，通过滤波所得到的图像品质改善可以提高编码性能。
而且，根据本发明，在视频编码装置和视频解码装置两者中，在对像素或小区域进行分类时使用的阈值是基于以像素为单位或以小区域为单位求出的特征量来确定的，并且使用确定的阈值来对像素或小区域进行分类。由于由视频编码装置确定的阈值或在视频编码装置中对像素或小区域进行分类的结果并不需要传递至视频解码装置，因此与将阈值或分类结果从视频编码装置传递到视频解码装置的情况相比，这进一步提高了编码性能。
(17)本发明提出一种视频系统，其包括允许在编码循环中进行自适应滤波并且允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单位的滤波器设计的视频编码装置(例如，相当于图1中的视频编码装置AA)，以及允许在解码循环中进行自适应滤波并且允许以像素为单位或以小区域为单位的滤波器应用的视频解码装置(例如，相当于图3中的视频解码装置BB)，该视频编码装置包括：编码端像素值特征量计算模块(例如，相当于图2中的像素值梯度特征量计算单元51)，其以像素为单位或以小区域为单位求出解码图像(例如，相当于图1中的滤波前本地解码图像h)的像素值的特征量(例如，相当于下述的像素值梯度)；编码端阈值处理和分类模块(例如，相当于图2中的阈值处理和分类单元53)，其将由编码端像素值特征量计算模块求出的特征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；编码端动态阈值确定模块(例如，相当于图2中的动态阈值确定单元52)，其基于由编码端像素值特征量计算模块求出的特征量来确定阈值；以及传输模块，其将由编码端阈值处理和分类模块进行的分类的结果或者由编码端动态阈值确定模块确定的阈值传递至视频解码装置，并且该视频解码装置包括：接收模块，其接收从传输模块传递的分类结果或者阈值。
根据本发明，在视频编码装置中，在对像素或小区域进行分类时使用的阈值是基于以像素为单位或以小区域为单位求出的特征量来确定的，并且使用该确定的阈值来对像素或小区域进行分类。因此，可以在考虑图像图案的情况下动态地确定阈值，这能够在滤波器设计中最佳地实施像素或小区域的分类。相应地，通过滤波所得到的图像品质改善可以提高编码性能。
而且，根据本发明，在视频编码装置中，在对像素或小区域进行分类时使用的阈值是基于以像素为单位或以小区域为单位求出的特征量来确定的，使用该确定的阈值来对像素或小区域进行分类，并且将分类结果或阈值传递至视频解码装置。由于视频解码装置并不需要求出阈值或使用阈值对像素或小区域进行分类，因此与在视频编码装置和视频解码装置两者中求出阈值或进行分类的情况相比，这减少了视频解码装置的计算量。
(18)本发明提出一种视频编码装置(例如，相当于图1中的视频编码装置AA)的视频编码方法，该视频编码装置包括像素值特征量计算模块(例如，相当于图2中的像素值梯度特征量计算单元51)、阈值处理和分类模块(例如，相当于图2中的阈值处理和分类单元53)以及动态阈值确定模块(例如，相当于图2中的动态阈值确定单元52)，并且该视频编码装置允许在编码循环中进行自适应滤波以及允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单位的滤波器设计，该方法包括：第一步骤，像素值特征量计算模块以像素为单位或以小区域为单位求出解码图像(例如，相当于图1中的滤波前本地解码图像h)的像素值的特征量(例如，相当于下述的像素值梯度)；第二步骤，阈值处理和分类模块将由像素值特征量计算模块求出的特征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及第三步骤，动态阈值确定模块基于由像素值特征量计算模块求出的特征量来确定阈值。
根据发明，在对像素或小区域进行分类时使用的阈值是基于以像素为单位或以小区域为单位求出的特征量来确定的。因此，可以在考虑图像图案的情况下动态地确定阈值，这能够在滤波器设计中最佳地实施像素或小区域的分类。相应地，通过滤波所得到的图像品质改善可以提高编码性能。
(19)本发明提出一种视频解码装置(例如，相当于图3中的视频解码装置BB)的视频解码方法，该视频编码装置包括像素值特征量计算模块、阈值处理和分类模块以及动态阈值确定模块，并且该视频编码装置允许在解码循环中进行自适应滤波以及允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单位的滤波器设计，该方法包括：第一步骤，像素值特征量计算模块以像素为单位或以小区域为单位求出解码图像(例如，相当于图3中的滤波前解码图像F)的像素值的特征量(例如，相当于下述的像素值梯度)；第二步骤，阈值处理和分类模块将由像素值特征量计算模块求出的特征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及第三步骤，动态阈值确定模块基于由像素值特征量计算模块求出的特征量来确定阈值。
根据发明，在对像素或小区域进行分类时使用的阈值是基于以像素为单位或以小区域为单位求出的特征量来确定的。因此，可以在考虑图像图案的情况下动态地确定阈值，这能够在滤波器设计中最佳地实施像素或小区域的分类。相应地，通过滤波所得到的图像品质改善可以提高编码性能。
发明效果
根据本发明，通过滤波所得到的图像品质改善可以提高编码性能。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的视频编码装置的框图。
图2是根据该实施例的视频编码装置所包括的初步分析单元的框图。
图3是根据本发明的一个实施例的视频解码装置的框图。
具体实施例
以下，将参照附图，对本发明的实施例进行说明。应当注意，下述实施例中的组成要素可以适宜地被置换为现有的组成要素等，并且可以是包括与其他现有的组成要素的结合的各种变体。因此，本发明在权利要求中描述的内容不限于以下的实施例的描述。
视频编码装置AA的构造以及操作
图1是根据本发明的一个实施例的视频编码装置AA的框图。视频编码装置AA允许在编码循环中进行自适应滤波，并且允许以像素为单位或者以多个像素构成的小区域为单位的滤波器设计。该视频编码装置AA设有预测值生成单元1、DCT/量化单元2、熵编码单元3、逆DCT/逆量化单元4、初步分析单元5、滤波系数计算单元6、自适应滤波单元7以及本地存储器8。
预测值生成单元1接收作为输入图像的原始图像a的输入，以及从本地存储器8输出的下述的已滤波本地解码图像d的输入。该预测值生成单元1使用例如帧内预测或帧间预测等预测方法来生成预测值。随后将使用被期望具有最高编码性能的预测方法而生成的预测值输出作为预测值e。
DCT/量化单元2接收预测残差信号的输入，该预测残差信号为原始图像a和预测值e之间的差异。该DCT/量化单元2对预测残差信号进行正交转换，对作为结果而得到的转换系数进行量化，并且将量化结果输出作为量化转换系数f。
熵编码单元3接收量化转换系数f的输入。该熵编码单元3对量化转换系数f进行熵编码，根据用于描述编码数据的描述规则(编码语法)以编码数据来描述熵编码的结果，并且将该结果输出为编码数据b。
逆DCT/逆量化单元4接收量化转换系数f的输入。该逆DCT/逆量化单元4对量化转换系数f进行逆量化，对作为其结果而得到的转换系数进行逆转换，并且将该结果输出作为逆正交转换后的像素信号g。
初步分析单元5接收滤波前本地解码图像h的输入。滤波前本地解码图像h是预测值e和逆正交转换后的像素信号g之和。该初步分析单元5对构成滤波前本地解码图像h的像素或小区域进行分类，并且将其结果输出作为分类结果i。在下文中将使用图2对该初步分析单元5进行详细说明。
滤波系数计算单元6接收原始图像a、滤波前本地解码图像h以及分类结果i的输入。该滤波系数计算单元6针对根据分类结果i来分类的每个像素或小区域，计算使原始图像a和滤波前本地解码图像h之间的误差最小的滤波系数，将其作为最佳滤波系数。随后，将算得的滤波系数输出为编码数据(滤波系数)c。
自适应滤波单元7接收编码数据(滤波系数)c、滤波前本地解码图像h以及分类结果i的输入。该自适应滤波单元7针对根据分类结果i来分类的每个像素或小区域，使用由滤波系数计算单元6计算的滤波系数对滤波前本地解码图像h的像素实施滤波。而且，自适应滤波单元7针对每个滤波器控制单元块，求出能显示所应用的滤波系数的信息，将其作为专有信息。随后，将滤波结果和专有信息输出作为已滤波本地解码图像d。
本地存储器8接收从自适应滤波单元7输出的已滤波本地解码图像d的输入。该本地存储器8存储输入的已滤波本地解码图像d，并且适宜地将存储的图像输出到预测值生成单元1。
初步分析单元5的构造以及操作
图2是初步分析单元5的框图。初步分析单元5设有像素值梯度特征量计算单元51、动态阈值确定单元52，以及阈值处理和分类单元53。
像素值梯度特征量计算单元51接收滤波前本地解码图像h的输入。该像素值梯度特征量计算单元51针对构成滤波前本地解码图像h的每个像素或小区域来计算像素值梯度，并且将其结果输出作为每个像素或小区域的特征量j。
应当注意的是，假设已预先确定了是针对每个像素来计算像素值梯度，还是针对每个小区域来计算像素值梯度。而且，在针对每个小区域来计算像素值梯度的情况下，假设已预先确定了是哪些像素构成了这些小区域的每一个小区域。而且，假设该预先确定的信息不仅由初步分析单元5管控，还由初步分析单元140来管控，这将在下文中使用图3进行说明。
而且，为了给出针对每个小区域来计算像素值梯度的例子，在针对N像素×N像素的每个小区域来计算像素值梯度的情况下，首先，求出该小区域中包含的N×N个像素的每一个的像素值梯度。接着，计算这些像素的像素值梯度的平均值，并且将该平均值作为该小区域的像素值梯度。
而且，例如，可以应用使用了索贝尔滤波器或拉普拉斯滤波器的技术来计算像素值梯度。
动态阈值确定单元52接收每个像素或每个小区域的特征量j的输入。该动态阈值确定单元52基于每个像素或每个小区域的特征量j来确定阈值，并且将其结果输出作为动态阈值m。具体地，首先，以步长Q来量化每个像素或每个小区域的特征量j，并且求出与量化后的特征量的值相关的直方图。接下来，从求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱。接着，求出检测出的方柱中的两个彼此相邻的方柱的频率，并且将这两个求得的频率之间的值确定为针对这两个方柱的阈值。由此，动态地确定阈值，以便能够分类出那些频率所集中的方柱。
例如，现在将描述这种情况：作为使用步长Q对每个像素或每个小区域的特征量j进行量化的结果，获得k种类型的方柱。在这种情况下，当用h(k)来表示直方图的第k个(k是满足0≤k≤K-1的任意整数)频率时，动态阈值确定单元52评估直方图的接连几个方柱的频率变化。
具体地，求出频率变化的一阶微分评估值D1(k)，其示出在以下公式(1)中，其中为了方便起见，定义h(k)＝h(k-1)。
公式(1)
D1(k)＝h(k+1)-h(k)(0≤k≤K-1)···(1)
接下来，求出在频率变化的二阶微分评估值D2(k)，其示出在以下公式(2)中，其中为了方便起见，定义h(-1)＝h(0)并且h(k)＝h(k-1)。
公式(2)
D2(k)＝-h(k-1)+2×h(k)-h(k+1)(0≤k≤K-1)···(2)
接下来，求出满足以下公式(3)的k，并且将求得的k的频率h(k)检测作为上述频率所集中的方柱的频率(特征频率)。注意，在公式(3)中，T1和T2分别是预定值。
公式(3)
D1(k)＞T1，且D2(k)＞T2···(3)
接着，假设检测出s个上述特征频率，当以升序将这些s个特征频率表示为f(s)(s是满足0≤s≤s-1的任意整数)时，从f(s)和f(s+1)之间的值中确定出针对f(s)和f(s+1)的阈值。由此，将确定出(s-1)个阈值。
例如，以下两种方法可作为从f(s)和f(s+1)之间的值中确定上述阈值的方法。此处，将对应于频率f(s)的直方图方柱表示为k1，并且将对应于频率f(s+1)的直方图方柱表示为k2。
在第一种方法中，动态阈值确定单元52确定k1的频率和k2的频率的平均值，将其作为针对k1和k2的阈值。
在第二种方法中，动态阈值确定单元52使用以下公式(4)和(5)，分别对k1的频率和k2的频率进行加权，并且将这些结果之和确定为针对k1和k2的阈值。
公式(4)
公式(5)
阈值处理和分类单元53接收每个像素或每个小区域的特征量j的输入，以及每个像素或每个小区域的动态阈值m的输入。该阈值处理和分类单元53针对每个像素或每个小区域的特征量j，进行基于动态阈值m的阈值确定处理，并且该阈值处理和分类单元53针对每个像素或每个小区域来比较特征量j和动态阈值m。随后，基于比较结果，对这些像素或小区域进行分类，并且将分类的结果输出作为分类结果i。由此，通过(s-1)个阈值将像素或小区域分类为s个组。
视频解码装置BB的构造以及操作
图3是根据本发明的一个实施例的视频解码装置BB的框图。视频解码装置BB允许在解码循环中进行自适应滤波，并且允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单位的滤波器应用。该视频解码装置BB设有熵解码单元110、预测值生成单元120、逆DCT/逆量化单元130、初步分析单元140、滤波单元150以及存储器160。
熵解码单元110接收编码数据b的输入。该熵解码单元110根据编码数据结构来分析在编码数据b中描述的内容，对其进行熵解码，并且输出由于熵解码而得到的预测信息B和残差信号C。
预测值生成单元120接收预测信息B和从存储器160输出的下述已解码图像A的输入。该预测值生成单元120基于预测信息B来确定预测方法，并且根据确定的预测方法从已解码图像A生成预测值D，并输出生成的预测值D。
逆DCT/逆量化单元130接收残差信号C的输入。该逆DCT/逆量化单元130对残差信号C进行逆量化，对其结果进行逆转换，并且将其结果输出作为逆正交转换结果E。
初步分析单元140接收滤波前解码图像F的输入。滤波前解码图像F是预测值D和逆正交转换结果E之和。该初步分析单元140(其具备与初步分析单元5相似的构造并进行与初步分析单元5相似的操作)对构成滤波前解码图像F的像素或小区域进行分类，并且将其结果输出作为分类结果G。
滤波单元150接收滤波前解码图像F、编码数据(滤波系数)c以及分类结果G的输入。该滤波单元150针对根据分类结果G进行分类的每个像素或每个小区域，使用编码数据(滤波系数)c对滤波前解码图像F的像素进行滤波。随后，输出通过滤波得到的已解码图像A。
存储器160接收已解码图像A的输入。该存储器160存储输入的已解码图像A，并且适宜地将存储的图像输出到预测值生成单元120。
根据上述视频编码装置AA和视频解码装置BB，可以得到以下效果。
视频编码装置AA和视频解码装置BB均基于每个像素或每个小区域的像素值梯度来确定在对像素或小区域进行分类时使用的阈值。因此，可以在考虑到图像的图案的情况下动态地确定阈值，这能够在滤波器设计中最佳地实施像素或小区域的分类。相应地，通过滤波所得到的图像品质改善可以提高编码性能。
而且，视频编码装置AA和视频解码装置BB分别求出针对每个像素或每个小区域的像素值梯度的直方图，从所求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱，并且确定所检测出的方柱中彼此相邻的两个方柱的频率之间的值，将其作为针对这两个方柱的阈值。因此，阈值可以使用针对每个像素或每个小区域的像素值梯度的直方图来确定。
而且，视频编码装置AA和视频解码装置BB，如上文描述那样地利用上述公式(1)、(2)和(3)，分别使用针对彼此相邻的方柱的频率的一阶微分和二阶微分，来检测出那些频率所集中的方柱。因此，通过针对频率的一阶微分和二阶微分可以检测出彼此相邻的方柱的频率的变化，这能够适宜地检测出那些频率所集中的方柱。
而且，视频编码装置AA和视频解码装置BB分别确定出那些频率所集中的两个相邻方柱的频率的平均值，或者确定出那些频率所集中的两个相邻方柱的频率的加权平均值(见上述公式(4)和(5))，将其作为针对这两个方柱的阈值。因此，使用阈值可以对分别属于这两个方柱的像素或小区域适宜地进行分类，这能够得到与上述效果相似的效果。
而且，视频编码装置AA和视频解码装置BB分别能够使用索贝尔滤波器或拉普拉斯滤波器，来计算每个像素或每个小区域的像素值梯度。
而且，频编码装置AA和视频解码装置BB分别动态地确定阈值，并且使用所确定的阈值来对像素或小区域进行分类。由此，由于由视频编码装置AA动态确定的阈值或者视频编码装置AA中对像素或小区域进行分类的结果不必传递至视频解码装置BB，所以，与将阈值和分类结果从视频编码装置AA传递至视频解码装置BB的情况相比，这能够进一步提高编码性能。
应当注意，可以通过将本发明的视频编码装置AA或视频解码装置BB的处理过程记录在非暂时性计算机可读记录介质上，并且使得视频编码装置AA或视频解码装置BB读取并执行记录在该记录介质上的程序，来实现本发明。
此处，例如，可以应用非易失性存储器(比如EPROM或闪存、磁盘(比如硬盘)、CD-ROM等)作为上述记录介质。而且，可以通过设置在视频编码装置AA或视频解码装置BB中的处理器来读取并执行记录在该记录介质上的程序。
而且，上述程序可以从视频编码装置AA或视频解码装置BB(其均将该程序存储在存储装置等中)处，通过传输介质或通过传输介质中的传输波，传递至另一个电脑系统。此处，用于传递程序的“传输介质”是具有传递信息的功能的介质，例如是因特网等网络(通信网络)或电话线等通信信道(通信线路)。
而且，上述程序可以是能实现一部分上述功能的程序。而且，上述程序可以是能够与已经记录在视频编码装置AA或视频解码装置BB上的程序相结合地实现上述功能的程序，即，所谓的补丁文件(差异程序)。
虽然上文中参照附图对本发明的实施例进行了详细说明，但是具体的构造并不限于这些实施例，并且意在使得那些不脱离本发明的要旨的设计等均落入本发明的范围内。
例如，虽然在上述实施例中，使用了每个像素或每个小区域的像素值梯度作为每个像素或每个小区域的特征量，但是本发明并不限于此，例如可以使用每个像素或每个小区域的像素值的离散值。
而且，在上述实施例中，动态阈值确定单元52求出满足公式(3)的k，并且将所求出的k的频率h(k)检测作为上述特征频率。但是，本发明不限于此，可以检测直方图的峰值，使得所检测的峰值的频率被检测作为特征频率，同时能够使用下述四种方法中的任一种来检测直方图的峰值。
在第一种方法中，动态阈值确定单元52求出在使得公式(1)的一阶微分评估值D1(k)的符号从正变为负的那个点上该一阶微分评估值D1(k)为零时的k，并且将所求出的第k个方柱作为峰值。由此，可以将直方图的凸出部分的顶点确定为峰值。
在第二种方法中，动态阈值确定单元52求出比预定值更大的、公式(2)的二阶微分评估值D2(k)，并且将此时的第k个方柱检测作为峰值。由此，可以将其频率具有比预定值更高的增长趋势的方柱确定为峰值。
在第三种方法中，动态阈值确定单元52将具有比预定值更高的频率h(k)的方柱检测作为峰值或包含峰值的范围。
在第四种方法中，动态阈值确定单元52通过上述第一种、第二种或第三种方法中的任一种来检测直方图的谷值，并且将相邻谷值之间的方柱作为峰值。在通过第一种方法来检测直方图的谷值的情况下，求出在使得公式(1)的一阶微分评估值D1(k)的符号从负变为正的那个点上该一阶微分评估值D1(k)为零时的k，并且将所求出的第k个方柱检测作为谷值。而且，在通过第二种方法检测直方图的谷值的情况下，求出比预定值更小的公式(2)的二阶微分评估值D2(k)，并且将此时的第k个方柱检测作为谷值。而且，在通过第三种方法检测直方图的谷值的情况下，将那个具有比预定值更低的频率h(k)的方柱检测作为谷值或包括谷值的范围。
而且，虽然根据上述实施例，视频编码装置AA和视频解码装置BB分别能动态地确定阈值并且使用所确定的阈值对像素或小区域进行分类，但是本发明不限于此，并且可以使得由视频编码装置AA动态地确定的阈值或由视频编码装置AA进行的像素或小区域分类结果从视频编码装置AA传递到视频解码装置BB。由此，由于视频解码装置BB不需要确定阈值和/或对像素或小区域进行分类，所以可以减小视频解码装置BB的计算量。
符号说明
5,140 初步分析单元
6 滤波系数计算单元
7 自适应滤波单元
150 滤波单元
51 像素值梯度特征量计算单元
52 动态阈值确定单元
53 阈值处理和分类单元
AA 视频编码装置
BB 视频解码装置

Claims (14)

1.一种视频编码装置，其允许在编码循环中进行自适应滤波并且允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单位的滤波器设计，其包括：
像素值特征量计算模块，其以所述像素为单位或以所述小区域为单位求出解码图像的像素值的特征量；
阈值处理和分类模块，其将由所述像素值特征量计算模块求出的特征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及
动态阈值确定模块，其基于由所述像素值特征量计算模块求出的所述特征量来确定所述阈值；
其中，所述动态阈值确定模块包括：
特征方柱检测模块，其求出由所述像素值特征量计算模块求出的所述特征量的直方图，并且从求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱；以及
阈值确定模块，其求出由所述特征方柱检测模块检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率，并且将两个求出的频率之间的值确定为针对所述两个方柱的所述阈值。
2.根据权利要求1所述的视频编码装置，其特征在于，所述特征方柱检测模块使用针对所述直方图的所述方柱中的彼此相邻的方柱的频率的一阶微分和二阶微分，来检测出所述频率所集中的方柱。
3.根据权利要求1所述的视频编码装置，其特征在于，所述特征方柱检测模块将由所述特征方柱检测模块检测出的所述方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率的平均值或者由所述特征方柱检测模块检测出的所述方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率的加权平均值，确定为针对所述两个方柱的所述阈值。
4.根据权利要求1所述的视频编码装置，其特征在于，所述像素值特征量计算模块求出像素值梯度，将其作为所述特征量。
5.根据权利要求4所述的视频编码装置，其特征在于，所述像素值特征量计算模块使用索贝尔滤波器或拉普拉斯滤波器求出所述像素值梯度。
6.一种视频解码装置，其允许在解码循环中进行自适应滤波并且允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单位的滤波器应用，其包括：
像素值特征量计算模块，其以所述像素为单位或以所述小区域为单位求出解码图像的像素值的特征量；
阈值处理和分类模块，其将由所述像素值特征量计算模块求出的特征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及
动态阈值确定模块，其基于由所述像素值特征量计算模块求出的所述特征量来确定所述阈值；
其中，所述动态阈值确定模块包括：
特征方柱检测模块，其求出由所述像素值特征量计算模块求出的所述特征量的直方图，并且从求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱；以及
阈值确定模块，其求出由所述特征方柱检测模块检测出的所述方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率，并且将两个求出的频率之间的值确定为针对所述两个方柱的所述阈值。
7.根据权利要求6所述的视频解码装置，其特征在于，所述特征方柱检测模块使用针对所述直方图的方柱中的彼此相邻的方柱的频率的一阶微分和二阶微分，来检测出所述频率所集中的方柱。
8.根据权利要求6所述的视频解码装置，其特征在于，所述特征方柱检测模块将由所述特征方柱检测模块检测出的所述方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率的平均值或者由所述特征方柱检测模块检测出的所述方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率的加权平均值，确定为针对所述两个方柱的所述阈值。
9.根据权利要求6所述的视频解码装置，其特征在于，所述像素值特征量计算模块求出像素值梯度，将其作为所述特征量。
10.根据权利要求6所述的视频解码装置，其特征在于，所述像素值特征量计算模块求出像素值的离散值，将其作为所述特征量。
11.根据权利要求9所述的视频解码装置，其特征在于，所述像素值特征量计算模块使用索贝尔滤波器或拉普拉斯滤波器求出所述像素值梯度。
12.一种视频系统，其包括视频编码装置，所述视频编码装置允许在编码循环中进行自适应滤波并且允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单位的滤波器设计，以及包括视频解码装置，所述视频解码装置允许在解码循环中进行自适应滤波并且允许以所述像素为单位或以所述小区域为单位的滤波器应用，其特征在于，
所述视频编码装置包括：
编码端像素值特征量计算模块，其以所述像素为单位或以所述小区域为单位求出解码图像的像素值的特征量；
编码端阈值处理和分类模块，其将由所述编码端像素值特征量计算模块求出的特征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及
编码端动态阈值确定模块，其基于由所述编码端像素值特征量计算模块求出的所述特征量来确定所述阈值，并且
所述视频解码装置包括：
解码端像素值特征量计算模块，其以所述像素为单位或以所述小区域为单位求出解码图像的像素值的特征量；
解码端阈值处理和分类模块，其将由所述解码端像素值特征量计算模块求出的特征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及
解码端动态阈值确定模块，其基于由所述解码端像素值特征量计算模块求出的所述特征量来确定所述阈值；
其中，所述编码端动态阈值确定模块包括：
编码端特征方柱检测模块，其求出由所述像素值特征量计算模块求出的所述特征量的直方图，并且从求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱；以及
编码端阈值确定模块，其求出由所述特征方柱检测模块检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率，并且将两个求出的频率之间的值确定为针对所述两个方柱的所述阈值，并且
其中，所述解码端动态阈值确定模块包括：
解码端特征方柱检测模块，其求出由所述像素值特征量计算模块求出的所述特征量的直方图，并且从求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱；以及
解码端阈值确定模块，其求出由所述特征方柱检测模块检测出的所述方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率，并且将两个求出的频率之间的值确定为针对所述两个方柱的所述阈值。
13.一种视频编码装置的视频编码方法，所述视频编码装置包括像素值特征量计算模块、阈值处理和分类模块以及动态阈值确定模块，并且所述视频编码装置允许在编码循环中进行自适应滤波以及允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单位的滤波器设计，所述方法包括：
第一步骤，所述像素值特征量计算模块以所述像素为单位或以所述小区域为单位求出解码图像的像素值的特征量；
第二步骤，所述阈值处理和分类模块将由所述像素值特征量计算模块求出的所述特征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及
第三步骤，所述动态阈值确定模块基于由所述像素值特征量计算模块求出的所述特征量来确定所述阈值；
其中，所述第三步骤包括：
第四步骤，求出在所述第一步骤中求出的所述特征量的直方图，并且从求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱；以及
第五步骤，求出在所述第四步骤中检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率，并且将两个求出的频率之间的值确定为针对所述两个方柱的所述阈值。
14.一种视频解码装置的视频解码方法，所述视频解码装置包括像素值特征量计算模块、阈值处理和分类模块以及动态阈值确定模块，并且所述视频解码装置允许在解码循环中进行自适应滤波以及允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单位的滤波器应用，所述方法包括：
第一步骤，所述像素值特征量计算模块以所述像素为单位或以所述小区域为单位求出解码图像的像素值的特征量；
第二步骤，所述阈值处理和分类模块将由所述像素值特征量计算模块求出的所述特征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及
第三步骤，所述动态阈值确定模块基于由所述像素值特征量计算模块求出的所述特征量来确定所述阈值；
其中，所述第三步骤包括：
第四步骤，求出在所述第一步骤中求出的所述特征量的直方图，并且从求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱；以及
第五步骤，求出在所述第四步骤中检测出的所述方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率，并且将两个求出的频率之间的值确定为针对所述两个方柱的所述阈值。
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