CN109845265A - 使用自适应插值滤波器的视频编码方法及装置 - Google Patents

使用自适应插值滤波器的视频编码方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种视频编码技术中的插值滤波器以及选择性地使用上述插值滤波器执行编码以及解码的方法及装置。上述方法，包括：获取在空间、时间上相邻的参考样本的步骤；判断从比特流获取的自适应插值滤波的执行与否的步骤；以及，当上述自适应插值滤波的执行与否为真时利用上述所获取的参考样本以及与插值滤波器相关的信息对参考样本执行插值的步骤。

Description

使用自适应插值滤波器的视频编码方法及装置
技术领域
本发明涉及一种影像处理技术，尤其涉及一种在视频压缩技术中选择多种插值滤波器中的特定滤波器并执行插值的方法及装置。
背景技术
随着对高分辨率、高画质视频的需求的不断增加，急需开发出提供下一代视频服务所需的高效率视频压缩技术。在如上所述的需求推动下，以H.264/AVC视频压缩标准作为基础标准，动态图像专家组(MPEG)和视频编码专家组(VCEG)共同成立了视频编码联合工作组(JCT-VC，Joint Collaborative Team on Video Coding)并于2013年1月完成了最新的国际视频压缩标准即HEVC的标准化工作。
视频压缩技术中的像素插值技术是用于在整数精确度的两个像素之间生成实数精确度的像素的技术，用于执行帧内预测以及帧间预测。传统的视频压缩标准即H.264/AVC中采用了6抽头插值滤波器，而在HEVC中则采用了8抽头、7抽头插值滤波器。插值滤波器的抽头数是一种通过在生成实数精确度的像素的过程中生成更精确的参考像素而对编码效率和编码以及解码的复杂程度造成重大影响的关键技术。
最近随着影象分辨率的增加以及计算能力的提升，提出了具有较高抽头数的插值滤波器，并且正在大量开展有关于具有较高精确度的参考像素生成技术的研究活动。但是随着影像分辨率的增加，像素之间的空间类似性变得越来越高，这也对利用插值滤波器的编码效率的提升造成了影像。随着高分辨率影像中的像素之间的空间类似性的变高，与插值滤波器的影响较低的低分辨率影像相比，编码效率的提升幅度受到了限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在考虑影像分辨率、编码以及解码环境、编码效率等的前提下自适应地选择使用在帧内预测以及帧间预测中使用的像素间插值滤波器的方法及装置。
但是，本发明要达成的技术课题并不限定于如上所述的技术课题，也能够有其他技术课题存在。
为了解决如上所述的课题，适用本发明之实施例的视频编码方法及装置，包括：获取部，获取在空间、时间上相邻的参考样本；判断部，判断从比特流获取的自适应插值滤波的执行与否；以及，执行部，当上述自适应插值滤波的执行与否为真时利用上述所获取的参考样本以及与插值滤波器相关的信息对参考样本执行插值。
为了解决如上所述的课题，适用本发明之实施例的视频编码方法及装置，包括：获取部，通过序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头中的一个的高层语法获取自适应插值滤波的执行与否。
为了解决如上所述的课题，适用本发明之实施例的视频编码方法即装置，包括：获取部，通过序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头中的一个的高层语法获取帧内预测用的自适应插值滤波的执行与否；获取部，通过序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头中的一个的高层语法获取帧间预测用的自适应插值滤波的执行与否；获取部，当上述帧内预测用的自适应插值滤波的执行与否为真时获取帧内预测用的自适应插值滤波器的抽头信息；获取部，当上述帧间预测用的自适应插值滤波的执行与否为真时获取帧间预测用的自适应插值滤波器的抽头信息。
本发明的目的在于提供一种在考虑影像分辨率、编码以及解码环境、编码效率等的前提下自适应地选择使用在帧内预测以及帧间预测中使用的像素间插值滤波器的方法及装置。
但是，本发明要达成的技术课题并不限定于如上所述的技术课题，也能够有其他技术课题存在。
本发明的目的在于提供一种在考虑影像分辨率、编码以及解码环境、编码效率等的前提下自适应地选择使用在帧内预测以及帧间预测中使用的像素间插值滤波器，从而提升编码效率的视频编码方法及装置。
在适用本发明的一实施例中，能够通过传送序列单位的插值滤波的种类信息，选择性地决定编码性能以及复杂程度。
在适用本发明的一实施例中，能够通过将一个以上的编码区块的信息组合成一个以上的组之后进行编码而提升编码性能。
附图说明
图1是适用本发明之一实施例的视频编码装置的构成的块图。
图2是适用本发明之一实施例的视频解码装置的构成的块图。
图3是适用本发明之一实施例的包括插值滤波执行部的运动补偿的流程图。
图4是适用本发明之一实施例的包括插值滤波执行部的帧内预测像素生成的流程图。
图5是执行适用本发明之一实施例的自适应插值滤波的插值滤波执行部的流程图。
图6是适用本发明之一实施例的自适应插值滤波相关的语法的一实例。
图7是适用本发明之一实施例的帧内预测以及帧间预测的自适应插值滤波相关的语法的一实例。
具体实施方式
接下来，为了便于具有本发明所属技术领域之一般知识的人员轻易地实施本发明，将结合本说明书中的附图对适用本发明的实施例进行详细的说明。但是，本发明能够以多种不同的形态实现，并不限定于在本说明书中进行说明的实施例。此外，为了能够对本发明进行明确的说明，对附图中与说明无关的部分进行了省略，而且在整个说明书中为类似的部分分配了类似的附图编号。
在整个说明书中，当记载为某个部分与其他部分“连接”时，不仅包括直接连接的情况，还包括在两者之间介有其他元件实现电气连接的情况。
此外在整个说明书中，当记载为某个部分“包括”某个构成要素时，除非另有明确的相反记载，否则并不是排除其他构成要素的存在，而是表示还能够包括其他构成要素。
在整个说明书中所使用的程度相关术语如～(的)步骤或～步骤并不代表以～为目的的步骤。
此外，在对不同的构成要素进行说明的过程中能够使用如第1、第2等术语，但是上述构成要素并不因为上述术语而受到限定。上述术语只是用于对一个构成要素与其他构成要素进行区别。
此外，在本发明的实施例中所标记出的构成部只是为了表示不同的特征以及功能而单独进行图示，并不代表各个构成部由相互分离的硬件或一个软件单位构成。即，各个构成部只是为了说明的便利而以不同的构成部进行了罗列记载，能够使各个构成部中的至少两个合并成一个构成部，或使一个构成部被分割成多个构成部而实现其功能。如上所述的各个构成部的整合实施例以及分离实施例，在不脱离本发明之本质的前提下也包含于本发明的权利要求范围之内。
在本说明书所记载的适用本发明的多种实施例中，插值滤波能够是指利用一个以上的像素生成位于两个像素之间的像素的过程。上述插值滤波的适用范围并不局限于帧间预测，也能够包括在帧内预测中对空间相邻的像素的插值滤波。
接下来，将结合图6对适用本发明之一实施例的使用自适应插值滤波器的视频编码方法及装置进行详细的说明。
图4是适用本发明之一实施例的包括插值滤波执行部的帧内预测像素生成的流程图。
适用一实施例的帧内预测像素生成部，包括帧内预测像素插值滤波执行判断部420、插值滤波执行部430以及基于模式的参考像素生成部440。在上述帧内预测像素插值滤波执行判断部420中，判断当前帧内预测模式的插值滤波执行与否并在需要执行插值滤波时执行插值滤波，否则执行基于模式的参考像素生成。上述插值滤波执行部430判断基于当前区块的帧内预测模式的插值位置并执行插值滤波。上述基于模式的参考像素生成部440利用帧内预测模式信息和空间相邻的像素以及已执行插值滤波的参考像素生成最终预测像素。
接下来，为了便于具有本发明所属技术领域之一般知识的人员轻易地实施本发明，将结合本说明书中的附图对适用本发明的实施例进行详细的说明。但是，本发明能够以多种不同的形态实现，并不限定于在本说明书中进行说明的实施例。此外，为了能够对本发明进行明确的说明，对附图中与说明无关的部分进行了省略，而且在整个说明书中为类似的部分分配了类似的附图编号。
在整个说明书中，当记载为某个部分与其他部分“连接”时，不仅包括直接连接的情况，还包括在两者之间介有其他元件实现电气连接的情况。
此外在整个说明书中，当记载为某个部分“包括”某个构成要素时，除非另有明确的相反记载，否则并不是排除其他构成要素的存在，而是表示还能够包括其他构成要素。
在整个说明书中所使用的程度相关术语如～(的)步骤或～步骤并不代表以～为目的的步骤。
此外，在对不同的构成要素进行说明的过程中能够使用如第1、第2等术语，但是上述构成要素并不因为上述术语而受到限定。上述术语只是用于对一个构成要素与其他构成要素进行区别。
此外，在本发明的实施例中所标记出的构成部只是为了表示不同的特征以及功能而单独进行图示，并不代表各个构成部由相互分离的硬件或一个软件单位构成。即，各个构成部只是为了说明的便利而以不同的构成部进行了罗列记载，能够使各个构成部中的至少两个合并成一个构成部，或使一个构成部被分割成多个构成部而实现其功能。如上所述的各个构成部的整合实施例以及分离实施例，在不脱离本发明之本质的前提下也包含于本发明的权利要求范围之内。
在本说明书所记载的适用本发明的多种实施例中，插值滤波能够是指利用一个以上的像素生成位于两个像素之间的像素的过程。上述插值滤波的适用范围并不局限于帧间预测，也能够包括在帧内预测中对空间相邻的像素的插值滤波。
接下来，将结合图6对适用本发明之一实施例的使用自适应插值滤波器的视频编码方法及装置进行详细的说明。
图1是适用本发明之一实施例的视频编码方法及装置的构成的块图。
适用一实施例的视频编码方法及装置，能够包括帧间预测部120、帧内预测部125、减法运算部130、变换部140、量化部150、熵编码部160、逆变换部145、逆量化部155、加法运算部135、环内滤波部180以及重建图像缓冲区190。
帧间预测部120利用输入影像110以及存储在重建图像缓冲区190中的重建影像执行运动预测并生成预测信号。
帧内预测部125利用与拟编码的当前区块相邻的已重建周边区块的像素值执行空间预测并生成预测信号。
减法运算部130利用输入影像以及通过帧间预测部120或帧内预测部125生成的预测信号生成残差信号(residual signal)。
变换部140以及量化部150对通过减法运算部130生成的残差信号进行变换以及量化并生成量化的系数(quantized coefficient)。
熵编码部160对已在视频编码器中定义的语法元素(syntax elements)以及量化的系数等编码信息进行熵编码并输出比特流。
逆变换部145以及逆量化部155在接收到量化的系数之后依次执行逆量化以及逆变换并生成重建的残差信号。
加法运算部135利用通过帧间预测部120或帧内预测部125生成的预测信号以及重建的残差信号生成重建信号。
重建信号被传递到环路滤波部180。适用滤波之后的重建图像被存储到重建图像缓冲区190，且能够在帧间预测部120中作为参考图像使用。
图2是适用本发明之一实施例的视频解码装置及方法的构成的块图。
适用一实施例的视频解码装置及方法，能够包括熵解码部210、逆量化部220、逆变换部230、帧内预测部240、帧间预测部250、加法运算部260、环路滤波部270、重建图像缓冲区280。
熵解码部210对输入的比特流200进行解码并输出如语法元素(syntax elements)以及量化的系数等解码信息。
逆量化部220以及逆变换部230在接收到量化系数之后依次执行逆量化以及逆变换并输出残差信号(residual signal)。
帧内预测部240利用与拟解码的当前区块相邻的已解码周边区块的像素值执行空间预测并生成预测信号。
帧间预测部250利用从比特流提取出的运动向量以及存储在重建图像缓冲区280中的重建影像执行运动补偿并生成预测信号。
通过帧内预测部240以及帧间预测部250输出的预测信号通过加法运算部260与残差信号合并，因此以区块单位生成的重建信号包含重建影像。
还原的影像被传递到环路滤波部270。执行滤波之后的重建图像被保存到重建图像缓冲区280中，能够作为帧间预测部250的参考图像进行使用。
图3是适用本发明之一实施例的包括插值滤波执行部的运动补偿的流程图。
适用一实施例的运动补偿执行部，包括运动信息获取部320、参考图像获取部330、插值滤波执行部340。图3所示的运动信息获取部320包括将从比特流获取的运动信息，通过空间、时间相邻的区块的运动信息生成当前区块的运动信息。参考图像获取部330包括基于上述所生成的当前区块的运动信息从参考图像获取参考区块并生成预测区块。此时，包括当上述运动信息为执行双向预测时获取两个参考区块并生成一个预测区块。插值滤波执行部340包括利用上述所生成的预测区块以及上述运动信息执行预测区块内的像素间插值。在上述插值滤波执行部中生成的最终预测区块在运动补偿执行部中输出。
图5是执行适用本发明之一实施例的自适应插值滤波的插值滤波执行部的流程图。
适用一实施例的执行自适应插值滤波的插值滤波执行部，包括参考样本生成部520、自适应插值滤波执行判断部530、插值滤波器选择部540、参考样本插值执行部550。上述参考样本生成部在帧间预测的情况下包括获取利用运动信息生成的参考样本，在帧内预测的情况下包括获取空间相邻的参考像素。上述自适应插值滤波执行判断部530包括在序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头等高层语法中决定自适应插值滤波的执行与否。上述插值滤波器选择部540包括利用在上述高层语法中传送的插值滤波信息选择在标准中预先定义的插值滤波器或所传送的滤波器中的某一个插值滤波器。作为一实例，能够选择4抽头插值滤波器、6抽头插值滤波器以及8抽头插值滤波器中的某一个插值滤波器，插值滤波器的选择包括利用所传送的编码信息或遵守预先定义的选择方法。上述参考样本差值执行部550包括利用在上述插值滤波器选择部540中选择的插值滤波器或在标准中定义的插值滤波器对参考样本执行插值。
图6是适用本发明之一实施例的自适应插值滤波相关的语法的一实例。
适用一实施例的自适应插值滤波器的语法，包括利用序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头等的高层语法对自适应插值滤波器的使用与否610进行传送。此外，能够对上述自适应插值滤波器使用与否610信息进行单独传送，还包括对自适应插值滤波器的使用与否620以及当上述自适应插值滤波器使用与否620表示使用时追加地对插值滤波器抽头信息630进行传送。图6所示的语法表是利用序列参数集(SPS)对上述自适应插值滤波器相关的信息进行传送的一实例。
适用一实施例的上述插值滤波器抽头信息630包括直接对滤波器抽头数量进行传送或以用于指示预先定义的标准中的多个滤波器抽头类型之一的索引形态进行传送。此时，在直接对上述滤波器抽头数量进行传送的情况下，包括对从滤波器抽头数量减去特定值之后的差分值进行传送。图6所示的语法表是利用序列参数集(SPS)对上述自适应插值滤波器相关的信息进行传送的一实例。
图7是适用本发明之一实施例的帧内预测以及帧间预测的自适应插值滤波相关的语法的一实例。
适用一实施例的帧内预测以及帧间预测的自适应插值滤波器的语法，包括利用序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头等的高层语法对帧内预测中的自适应插值滤波器的使用与否710以及帧间预测中的自适应插值滤波器的使用与否720进行传送。此外，能够对上述帧内预测中的自适应插值滤波器使用与否710以及帧间预测中的自适应插值滤波器使用与否720信息进行单独传送，还包括对上述帧内预测的自适应插值滤波器的使用与否730、740以及当上述自适应插值滤波器使用与否730、740表示使用时追加地对插值滤波器抽头信息750、760进行传送。图7所示的语法表是利用序列参数集(SPS)对上述自适应插值滤波器相关的信息进行传送的一实例。
适用一实施例的上述帧内预测的插值滤波器抽头信息750以及帧间预测的插值滤波器抽头信息760包括直接对滤波器抽头数量进行传送或以用于指示预先定义的标准中的多个滤波器抽头类型之一的索引形态进行传送。此时，在直接对上述滤波器抽头数量进行传送的情况下，包括对从滤波器抽头数量减去特定值之后的差分值进行传送。图7所示的语法表是利用序列参数集(SPS)对上述自适应插值滤波器相关的信息进行传送的一实例。
产业可用性
涉及视频编码/解码相关产业，可在广播装置的制造、终端制造等制造企业或原创技术相关产业使用。

Claims (8)

1.一种视频编码及解码方法，其特征在于，包括：
获取在空间、时间上相邻的参考样本的步骤；
判断从比特流获取的自适应插值滤波的执行与否的步骤；以及，
当上述自适应插值滤波的执行与否为真时利用上述所获取的参考样本以及与插值滤波器相关的信息对参考样本执行插值的步骤。
2.根据权利要求1所述的视频编码及解码方法，其特征在于：
判断自适应插值滤波的执行与否的步骤，包括：
通过序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头中的一个的高层语法获取自适应插值滤波的执行与否的步骤。
3.根据权利要求1所述的视频编码及解码方法，其特征在于：
判断自适应插值滤波的执行与否的步骤，包括：
通过序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头中的一个的高层语法获取帧内预测用的自适应插值滤波的执行与否的步骤；
通过序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头中的一个的高层语法获取帧间预测用的自适应插值滤波的执行与否的步骤；
当上述帧内预测用的自适应插值滤波的执行与否为真时获取帧内预测用的自适应插值滤波器的抽头信息的步骤；以及，
当上述帧间预测用的自适应插值滤波的执行与否为真时获取帧间预测用的自适应插值滤波器的抽头信息的步骤。
4.根据权利要求1所述的视频编码及解码方法，其特征在于：
判断自适应插值滤波的执行与否的步骤，包括：
通过序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头中的一个的高层语法获取帧内预测用的自适应插值滤波的执行与否的步骤；
通过序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头中的一个的高层语法获取帧间预测用的自适应插值滤波的执行与否的步骤；
当上述帧内预测用的自适应插值滤波的执行与否为真时获取帧内预测用的自适应插值滤波器的抽头信息的步骤；
当上述所获取的帧内预测模式用的自适应插值滤波器的抽头信息为索引信息时利用上述索引获取对应的帧内预测模式用插值滤波器抽头数量的步骤；
当上述帧间预测用的自适应插值滤波的执行与否为真时获取帧间预测用的自适应插值滤波器的抽头信息的步骤；以及，
当上述所获取的帧间预测模式用的自适应插值滤波器的抽头信息为索引信息时利用上述索引获取对应的帧间预测模式用插值滤波器抽头数量的步骤。
5.一种视频编码及解码装置，其特征在于，包括：
获取在空间、时间上相邻的参考样本的步骤；
判断从比特流获取的自适应插值滤波的执行与否的步骤；以及，
当上述自适应插值滤波的执行与否为真时利用上述所获取的参考样本以及与插值滤波器相关的信息对参考样本执行插值的步骤。
6.根据权利要求5所述的视频编码及解码装置，其特征在于：
判断自适应插值滤波的执行与否的步骤，包括：
通过序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头中的一个的高层语法获取自适应插值滤波的执行与否的步骤。
7.根据权利要求5所述的影像解码方法，其特征在于：
判断自适应插值滤波的执行与否的步骤，包括：
通过序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头中的一个的高层语法获取帧内预测用的自适应插值滤波的执行与否的步骤；
通过序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头中的一个的高层语法获取帧间预测用的自适应插值滤波的执行与否的步骤；
当上述帧内预测用的自适应插值滤波的执行与否为真时获取帧内预测用的自适应插值滤波器的抽头信息的步骤；以及，
当上述帧间预测用的自适应插值滤波的执行与否为真时获取帧间预测用的自适应插值滤波器的抽头信息的步骤。
8.根据权利要求5所述的视频编码及解码装置，其特征在于：
判断自适应插值滤波的执行与否的步骤，包括：
通过序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头中的一个的高层语法获取帧内预测用的自适应插值滤波的执行与否的步骤；
通过序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)以及条带报头中的一个的高层语法获取帧间预测用的自适应插值滤波的执行与否的步骤；
当上述帧内预测用的自适应插值滤波的执行与否为真时获取帧内预测用的自适应插值滤波器的抽头信息的步骤；
当上述所获取的帧内预测模式用的自适应插值滤波器的抽头信息为索引信息时利用上述索引获取对应的帧内预测模式用插值滤波器抽头数量的步骤；
当上述帧间预测用的自适应插值滤波的执行与否为真时获取帧间预测用的自适应插值滤波器的抽头信息的步骤；以及，
当上述所获取的帧间预测模式用的自适应插值滤波器的抽头信息为索引信息时利用上述索引获取对应的帧间预测模式用插值滤波器抽头数量的步骤。
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