CN106576164A - 用于预测和过滤图片中的颜色分量的方法和解码器 - Google Patents

用于预测和过滤图片中的颜色分量的方法和解码器 Download PDF

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Abstract

方法对比特流形式的图片进行解码，其中该图片包括分量，该方法通过首先在解码器中接收比特流。解码器包括帧内边界滤波处理。从比特流中解码标识。然后，根据该标识施加该帧内边界过滤处理。

Description

用于预测和过滤图片中的颜色分量的方法和解码器
技术领域
本发明总体上涉及对图片和视频进行编码，并且更具体地涉及用于预测和过滤比特流中的图片中的分量、并且在编码和解码的背景下变换图片和视频的预测残差的方法和解码器。
背景技术
在“HEVC Range Extensions text specification:Draft 6”中，压缩视频或图片序列。该处理的一部分包括计算当前正被编码的像素块与先前编码的像素块之间的预测残差。输入像素块与预测块之间之间的差异是预测残差块。通常对预测残差块进行变换、量化，并且在待由解码器处理的比特流中将其用信号发送。
当图片包含多个分量时，分量诸如亮度分量和色度分量或其他颜色分量，还可以在各分量之间执行预测。例如，可以根据亮度分量计算对色度分量的预测，并且然后可以用信号发送这两个分量之间的差异以表示色度分量。
除了从先前编码的块或者图片的对应分量中预测，可以使用具有预先计算的或固定值的块来预测。与这些像素或残差块的表示一起，在比特流中用信号发送指示如何使用这些模式的标识或标记。可以存储或传输该比特流以用于后续解码。
屏幕内容编码
视频内容的两个常见类别是“摄像头捕捉的”和“屏幕内容”。摄像头捕捉的内容通常包含如由摄像头所捕捉的自然发生的场景。屏幕内容通常包含计算机生成的内容，诸如文本或图像。统计学性质，诸如像素之间的相关性、以及尖锐边缘或大的平坦区域的存在，在摄像头捕捉的内容与屏幕内容之间会差异很大。
跨分量预测模式
在“HEVC Range Extensions text specification:Draft 6”中，使用跨分量预测模式来降低在预测残差之间的分量间冗余。通过比例因子，使用第一颜色分量的解码残差来线性地预测其他颜色分量的残差。通常对像素块执行这些预测和残差。分量可以是亮度、色度、或其他颜色分量，诸如红色、绿色和蓝色。为了方便起见，将第一分量表示为“亮度”，并且将其他分量中的每个都表示为“色度”。除了在“HEVC Range Extensions textspecification:Draft 6”中指定的，在“JCTVC-N0266Non RCE1:Inter Color ComponentResidual Prediction”，2013年7月中描述的跨分量预测处理如下：
在编码器侧预测色度残差为：
rC′(x，y)＝rC(x，y)-(α×rL(x，y))＞＞3，并且
在解码器中将残差补偿为：
其中rC(x，y)表示通过在位于(x,y)位置的色度分量中施加帧内或或帧间编码预测模式而得到的残差，并且表示由在(x,y)位置的经调整的亮度残差样本和色度残差样本之间施加跨分量预测而得到的残差。
在编码器中，可以量化、变换该残差，并且然后在比特流中将其用信号发送。在解码器中，可以从比特流中将其解码并且然后可以将其逆量化和逆变换；并且
rL(x，y)表示由在(x,y)位置的亮度分量中施加帧内或帧间编码预测模式而得到的重构的残差。
表示在解码器中对rC(x，y)的重构表示，并且α是在编码器侧计算的调整参数并且在比特流中将其用信号发送。
帧内边界过滤
在“HEVC Range Extensions text specification:Draft 6”中，当通过DC模式、水平模式、垂直模式来预测亮度块时，根据基准像素可以修改块边界像素的预测值。基准像素是位于先前编码的块中的像素。应该注意只对亮度块而不对色度块施加这样的过滤处理。
发明内容
当HEVC范围扩大活动(HEVC Range Extension)的主要目的指向对摄像头捕捉的序列的编码时、或者当一些摄像头捕捉的序列和屏幕内容序列被组合时，展开上面描述的几个子处理。
独立于帧内边界过滤子处理来展开跨分量预测子处理。当对摄像机捕捉的序列编码时，这两个处理都提高了编码系统的压缩效率。然而，当对屏幕内容视频编码时，帧内过滤处理可以降低从跨分量预测处理中获得的编码收益。同样地，跨分量预测处理使用经边界过滤的亮度残差块来次优地预测未经边界过滤的色度参差块。
因此，需要修改跨分量预测处理和帧内边界过滤处理中的任一个或两个以可以消除由这两个处理中的任一个或两个引入的低效。
本发明总结如下。在比特流中对高级别标识进行编码，高级别标识例如，序列参数集(SPS)标识、片段级标识、分量级标识、图片参数集标识、编码树-块标识、编码树单元标识以及其组合，以对于不同的颜色分量启用或禁用帧内边界过滤处理、启用或禁用跨分量预测处理、并且启用或禁用对跨分量处理的调整从而补偿在使用经边界过滤的分量来预测未经边界过滤的分量时导致的不匹配。当只对于一些分量而不是全部分量启用帧内边界过滤处理时，在跨分量预测处理期间可以将偏置块添加到先前处理的分量。
附图说明
[图1]
图1是使用本发明的实施方式用于控制针对全部分量的帧内边界过滤的根据本发明的实施方式的编解码器的解码器的框图。
[图2]
图2是当将过滤施加到第一分量时使用本发明的实施方式来控制针对分量的帧内边界过滤的根据本发明的实施方式的编解码器的解码器的框图。
[图3]
图3是根据本发明的实施方式的如果启用边界过滤则施加偏置处理的框图。
[图4]
图4是根据本发明的实施方式的偏置处理的框图。
具体实施方式
实施方式1
在该实施方式中，使用高级别标识来指示低级别标识的存在，并且低级别标识指示是否将帧内边界过滤施加到比特流中的图片中的分量。
表1示出了对由本发明的实施方式使用的标识的定义。
表1
seq_parameter_set_rbsp(){ 描述符
…
cross_component_prediction_enabled_flag u(1)
chroma_qp_adjustment_enabled_flag u(1)
chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag u(1)
slice_segment_header()(){ 描述符
…
if(chroma_qp_adjustment_enabled_flag)
slice_chroma_qp_adjustment_enabled_flag u(1)
If(chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag)
chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag u(1)
...
以下标识是特别关心的：
chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag＝＝1表示chroma_intra_boundary_filter_silice_enable_flag存在于片段段头句法中，并且chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag＝＝0表示chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag不存在于片段段头句法中。
当ChromaArrayType等于0时，chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag＝＝0是对比特流一致性的要求。
chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag等于1表示ChromaIntraBoundaryFilterEnable＝＝1。Chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag等于0表示ChromaIntraBoundaryFilterEnable等于0。当不存在时，ChromaIntraBoundaryFilterEnable等于chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag。
如果cIdx或ChromaIntraBoundaryFilterEnable等于1，则将帧内边界过滤施加到分量，其中cIdx对于第一(亮度)分量等于零并且对于后续(色度)分量大于零。
实施方式2
该实施方式通过使用低级别标识修改实施方式1以同样地启用或禁用将偏置处理施加于分量。在图3中示出了对于何时施加偏置处理的处理。
如果针对第一分量启用帧内边界过滤，则从比特流解析chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag标识310。检查该标识的值320，并且如果为假，则不将帧内边界过滤施加到后续(色度)分量，因此在跨分量预测期间通过将偏置处理施加到后续分量，解码继续330。
如果chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag为真，则从比特流解析chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag标识340。
检查该标识的值350，并且如果chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag为假，则在跨分量预测期间通过将偏置处理施加到后续分量，解码继续330。
如果chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag为真，则通过将帧内边界过滤处理施加到后续分量，解码继续360。
图4中示出了偏置处理。解析并且解码110比特流101以产生下面描述的亮度分量、加权因子和色度预测残差。还解码第一分量(1)401中的像素块。将帧内预测处理402施加到所述块，产生预测符P0(x,y)403，其中x,y表示像素在二维块中的位置。
将帧内边界过滤404施加到预测符，产生经过滤的预测符Pf(x,y)405。从预测符中减去经过滤的预测符406，产生偏置β(x,y)407。
从比特流中解析并且解码409第一或亮度分量rL(x,y)408、加权因子α409、和后续或色度预测残差r’c(x,y)410。将偏置添加411到亮度分量，并且将和乘以412加权因子。乘积进行调整413并且然后将其加414到色度预测残差，产生重构的色度分量415，将该重构的色度分量传递到解码器100的传统部分中的处理的剩余部分。还从比特流中解析亮度分量和剩余数据并且传递到现有技术的解码器处理，该解码器处理输出解码的像素块417。
实施方式3
该实施方式是对实施方式1的修改，在于可以使用高级别标识和低级别标识来对于第一分量(例如亮度)以及剩余分量(例如色度)启用或禁用边界过滤处理。该处理的实现方式的示例要修改来自之前的实施方式的相关的句法以去除对分量索引cIdx的依赖性，从而如果ChromaIntraBoundaryFilterEnable等于1，则将帧内边界过滤施加到分量。该修改具有使chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag和chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag针对全部分量启用帧内边界过滤的效果。
实施方式4
图1示出了用于根据本发明的实施方式对比特流101进行解码的解码器100的一部分。通常，解码器是既编码又解码的编解码器的一部分。可以使用如现有技术中已知的在通过总线连接到存储器和输入/输出接口的处理器中执行的软件来实现解码器。替选地，可以在硬件中将编解码器实现为编解码器芯片或芯片集、或者自定义逻辑。这里关心的解码器的具体部份在逻辑块130中执行色度和/或亮度帧内边界过滤。比特流包括分量102的序列、以及在此描述的各种标识。
如图1中所示，该实施方式修改了之前的实施方式，在于仅使用一个标识。例如，可以使用chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag来基于标识的值对全部分量或不对分量中的任一个任何启用边界过滤处理。
如图1所示，对于色度过滤，从比特流中解码chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag 110。检查该标识的值(例如0或1)120，并且如果标识为真(＝＝1)，则随着由解码器处理分量以产生经解码的分量103并且最终产生经解码的比特流104，在块140中将帧内边界过滤处理施加到分量。
如果chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag为假(＝＝0)，则在不将帧内边界过滤处理施加到分量的情况下，解码140继续。
标识可以是高级别标识，例如序列级，以指示针对全部之后的分量(例如该序列中的全部图片和片段)启用帧内边界过滤。每个图片和片段通常具有三个分量。其他实施方式中的一些针对每个分量(例如在低级别片段级标识中)启用帧内边界过滤。在那些情况下，如下面更详细地描述的，标识具有表示哪个分量的索引cIdx，例如flag_name[cIdx]。
实施方式5
该实施方式针对每个分量使用标识，例如chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag[cIdx]，其中cIdx指示正在处理哪个分量。该修改允许针对视频或图像的每个分量独立地启用或禁用边界过滤。
图2中示出该处理。从比特流中解码标识110。检查该标识的值202，并且如果标识为假，则在不将帧内边界过滤处理施加到分量的情况下，解码继续204。
如果chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag为真，则对于每个分量cIdx，从比特流中解码chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag[cIdx]标识204。检查chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag[cIdx]205，并且如果为真，则在将帧内边界过滤处理130施加到由cIdx索引的分量的情况下，解码继续206。
如果chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag[cIdx]为假，则在不将帧内边界过滤处理施加到由cIdx索引的分量的情况下，解码继续207。
实施方式6
该实施方式修改了实施方式4，在于以图片级、或编码单元级、或变换单元级、或低于片段的其他级别用信号发送启用标识。
实施方式7
该实施方式将当前标准中的cross_component_prediction_enabled_flag修改成cross_component_prediction_enabled_flag[cIdx]，以针对视频或图像的每个分量可以独立地启用或禁用跨分量预测处理。
实施方式8
该实施方式启用用来修改跨分量预测处理的偏置处理，使得如果cross_component_prediction_enabled_flag被启用，则施加偏置处理，并且如果cross_component_prediction_enabled_flag被禁用，则不施加偏置处理。基于标识或标识集可以将该实施方式施加到全部分量或单独的分量。
实施方式9
该实施方式根据正被处理的分量调整偏置值。例如，第二分量可以将偏置调整值一，并且对于下一分量可以使用另一个值来调整偏置。
实施方式10
可以使用第二、第三或随后的分量来预测第一分量。
实施方式11
可以使用超过一个分量来预测另一分量。例如，可以使用第一分量和第二分量中包含的值的函数来预测第三分量。
实施方式12
可以基于分量中包含的像素值的测度来启用或禁用跨分量预测处理和边界过滤处理。例如，如果分量中的像素块的内容具有的高方差，则可以禁用针对第二分量的预测处理。
实施方式13
可以基于正被编码或解码的内容的类型来启用或禁用跨分量预测处理和边界过滤处理。例如，从摄像头或计算机捕捉的视频材料可以使上述处理启用，反之从红外传感器或卫星捕捉的视频材料、或相关的超光谱数据可以使上述处理禁用。此外，解码器和编码器可以测量输入数据以确定分量之间的相关性或其他度量，并且对那些度量使用阈值以确定是否启用上述处理。
实施方式14
基于先前解码的数据，在图片编码的中途启用或禁用上述处理。如果跨分量预测或边界过滤处理降低了编码视频的质量，则针对图片的剩余可以禁用这两个处理中的一个或两个。
实施方式15
类似于跨分量预测启用标识和边界过滤处理启用标识，可以使用另一标识来对序列、图片、片段、分量、编码单元、预测单元或其他类型的块的变换单位，启用或禁用使用trType＝1或DST类变换。如果禁用trType＝1变换，则施加trType＝0变换，即，DCT类变换。可以将该启用或禁用标识施加到全部帧内编码块或施加到帧内编码块的子集，诸如使用帧内块复制模式编码的块。

Claims (15)

1.一种用于对比特流形式的图片进行解码的方法，其中，该图片包括分量，所述方法包括以下步骤：
在解码器中接收所述比特流，其中，所述解码器包括帧内边界过滤处理；
从所述比特流中解码标识；以及
根据所述标识，将所述帧内边界过滤处理施加到所述分量，其中，在解码器中执行这些步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，从比特流中解码片段，并且根据所述标识将所述帧内边界过滤处理施加到所述片段的所述分量。
3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
在对所述图片进行解码之前，从所述比特流中解码chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag，并且如果所述chroma_intra_boundary_filter_pic_enable_flag标识为真，则针对每个图片从所述比特流中解码chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag标识，否则不从所述比特流中解码chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述标识是chroma_intra_boundary_filter_pic_disable_flag，并且如果所述标识为假，则将所述帧内边界过滤处理施加到全部分量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
由索引cIdx表示每个分量；以及
针对每个分量cIdx，从所述比特流中解码chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag[cIdx]标识；以及
依赖于所述chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag[cIdx]标识的值，将所述帧内边界过滤处理施加到分量cIdx。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，以编码单元级用信号发送所述标识。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，以变换单元级用信号发送所述标识。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述标识指示是否将所述帧内边界过滤处理施加到第一分量，并且不将所述帧内边界过滤处理施加到剩余分量。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括：
跨所述分量定义跨分量预测处理；以及
从所述比特流中解码cross_component_prediction_enabled_flag；以及
如果将所述帧内边界过滤处理施加到分量cIdx；并且
如果不将所述帧内边界过滤处理施加到所述图片或片段中的全部分量；并且
如果所述cross_component_prediction_enabled_flag为真；则：
针对被施加了所述帧内边界过滤处理的每个分量，在执行所述跨分量预测处理之前，暂时将反转所述边界过滤处理的偏置添加到所述分量。
10.根据权利要求9所述的方法，其中：
由索引cIdx表示每个分量；以及
针对每个分量cIdx，从所述比特流中解码chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag[cIdx]标识；以及
依赖于所述chroma_intra_boundary_filter_slice_enable_flag[cIdx]标识的值，将所述帧内边界过滤处理施加到分量cIdx；以及
所述偏置被计算并且暂时添加到被施加了所述帧内边界过滤处理的每个分量。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，针对具有大于0的cIdx的分量，计算所述偏置。
12.根据权利要求1所述的方法，其中：
在解码了图片中的一个或更多个块之后计算对失真或编码成本的测度；以及
如果所述失真或编码成本超过阈值，则针对从所述图片的所述比特流中解码的后续块，禁用所述帧内边界过滤处理。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，基于对分量中包含的所述像素值的测度启用所述帧内边界过滤处理。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，基于对分量中包含的所述像素值的测度启用所述跨分量预测处理。
15.一种用于对比特流形式的图片进行解码的解码器，其中，所述图片包括分量，所述解码器包括：
用于在所述解码器中接收所述比特流的单元；
用于从所述比特流中解码标识的单元；以及
帧内边界过滤逻辑块，该帧内边界过滤逻辑块被配置成根据所述标识过滤所述分量。
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