CN112004081A - 一种视频编码方法 - Google Patents

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胡建华
蒋小波
曾文权
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Abstract

本发明公开了一种视频编码方法，计算图像像素的梯度信息，所述梯度信息包括有角度、强度和一致性三个分量，将所述角度、所述强度和所述一致性划分为若干类，获得若干种像素类型，通过大数据训练与所述像素类型相对应的滤波器，得到与所述像素类型相对应的全局滤波系数，获得全局滤波器；处理视频时，根据不同的图像特点自适应的选择滤波系数，同时编码和解码端共用滤波系数，在编码码流中不需要传输码字，这样节省编码此滤波系数的码字，提高视频编码效率。

Description

一种视频编码方法
技术领域
本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种视频编码方法。
背景技术
自适应环路方法一般定义了多种滤波器，其中最新的视频编解码标准H266 定义了两种形状的滤波器，如图3所示，其中对亮度使用7x7的滤波器，而对色度采用5x5的滤波器。为了减少传输滤波器系数的码字以及降低滤波的计算复杂度，自适应环路滤波(ALF)使用了菱形且中心对称的滤波系数矩阵，其中滤波器中心的位置即是当前滤波的像素位置。基于不重叠的4x4块的梯度信息将像素点分为25类，对应25组滤波系数，根据最小均方误差来计算得到每一组滤波系数的值，由于得到的滤波系数需要保存到码流中，而25组亮度分量系数和 2组色度分量系数总共有25x13+2x7＝339个系数，全部保存所需的码字开销有可能大于自适应环路滤波(ALF)所带来的图像质量增益，最后需要把滤波系数组所有的参数进行编码通过码流传输到解码端。由于得到的滤波系数需要保存在码流中，因此会带来码字的开销，从而导致编码效率的下降，同时对像素的分类太少导致分类不够准确，导致图像提高不够明显，因此需要一种改进的编码方法，来提高图像质量。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种视频编码方法，能够提高视频编解码的效率和质量，降低码率，提高编码效率。
根据本发明实施例的一种视频编码方法，包括有：
步骤一：计算图像像素的梯度信息，所述梯度信息包括有角度、强度和一致性三个分量，将所述角度、所述强度和所述一致性划分为若干类，获得若干种像素类型；
步骤二：通过大数据训练与所述像素类型相对应的滤波器，得到与所述像素类型相对应的全局滤波系数，获得全局滤波器。
根据本发明实施例的一种视频编码方法，至少具有如下有益效果：将图像像素按照角度、强度和一致性进行分类，并通过大数据训练得到与所述像素类型相对应的全局滤波系数，获得全局滤波器，能够根据不同的图像特点自适应的选择全局滤波系数，由于编码端和解码端共用全局滤波系数，因此在编码码流中不需要传输码字，这样节省了编码滤波系数的码字，提高了视频编码效率。
根据本发明的一些实施例，所述角度类型划分为24类。即每隔15度划分一个角度，增加分类的精度和细致度。
根据本发明的一些实施例，所述强度类型划分为3类。
根据本发明的一些实施例，所述一致性类型划分为3类。
根据本发明的一些实施例，对图像进行编码时，使用所述全局滤波器对图像进行滤波，通过率失真优化判断滤波效果，当滤波效果满足率失真优化的预设值时，采用全局滤波，编码端不传输所述全局滤波系数，编码端和解码端共用相同的所述全局滤波系数。
根据本发明的一些实施例，当滤波效果不满足率失真优化的预设值时，采用自适应环路滤波，重新计算针对当前图像的滤波系数，并且编码端传输计算出的滤波系数到解码端。通过全局滤波和自适应环路滤波相结合，由率失真优化判断最优滤波方式，提高编码效率。
根据本发明的一些实施例，当重新计算针对当前图像的滤波系数时，所述角度类型划分为水平、垂直、45度和135度四类。由于216组滤波系数太多会降低编码，因此对全局数据分类进行合并，全局的24个角度分类进行优化，进一步缩小图像角度的分类数量。
根据本发明的一些实施例，所述全局滤波器系数的通过mscoco数据集作为图像训练。
根据本发明的一些实施例，编解码标准为H266。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的方法流程图；
图2为本发明背景技术中菱形滤波器系数矩阵的示意图；
图3为本发明实施例像素分类方式的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、预设等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1和图2，在本发明的一个实施例中，一种视频编码方法，包括有：
步骤一：计算图像像素的梯度信息，梯度信息包括有角度、强度和一致性三个分量，将角度、强度和一致性划分为若干类，获得若干种像素类型；
步骤二：通过大数据训练与像素类型相对应的滤波器，得到与像素类型相对应的全局滤波系数，获得全局滤波器。将图像像素按照角度、强度和一致性进行分类，并通过大数据训练得到与像素类型相对应的全局滤波系数，获得全局滤波器，能够根据不同的图像特点自适应的选择全局滤波系数，由于编码端和解码端共用全局滤波系数，因此在编码码流中不需要传输码字，这样节省了编码滤波系数的码字，提高了视频编码效率。具体的，角度类型划分为24类，即每隔15 度划分一个角度，增加分类的精度和细致度；强度类型划分为3类；一致性类型划分为3类，因此，一共划分有24x3x3＝216种像素的全局分类类型，对应的，通过大数据训练，既通过梯度下降，变化不同的系数，通过大量数据训练，获得使像素滤波损失率最小的滤波系数，训练出216组全局滤波系数，当对视频进行编码和解码时，通过全局滤波器的216组滤波系数自适应的选择滤波系数进行滤波，无需再向解码端传输编码滤波系数的码字，实现了降低码率，提高编码效率。
根据本发明的一些实施例，对图像进行编码时，使用全局滤波器对图像进行滤波，通过率失真优化判断滤波效果，当滤波效果满足率失真优化的预设值时，采用全局滤波，编码端不传输全局滤波系数，编码端和解码端共用相同的全局滤波系数。
当滤波效果不满足率失真优化的预设值时，采用自适应环路滤波(ALF)，重新计算针对当前图像的滤波系数，具体的，并且编码端传输计算出的滤波系数到解码端。通过全局滤波和自适应环路滤波相结合，由率失真优化判断最优滤波方式，提高编码效率。当重新计算针对当前图像的滤波系数时，角度类型划分为水平、垂直、45度和135度四类。由于216组滤波系数太多会降低编码，因此对全局数据分类进行合并，全局的24个角度分类进行优化，进一步缩小图像角度的分类数量，滤波器系数减少为4x3x3＝36种；具体的，编解码标准采用H266 定义的两种形状的滤波器，其中对亮度使用7x7的滤波器，而对色度采用5x5 的滤波器。为了减少传输滤波器系数的码字以及降低滤波的计算复杂度，采用菱形且中心对称的滤波系数矩阵，其中滤波器中心的位置即是当前滤波的像素位置，通过率失真优化确定每个分量是否需要进行滤波。对于每一个CTU块，设计是否进行滤波的使能标志，当滤波当前块的效果不好时，关闭此CTU块滤波，最后把滤波系数组所有的参数进行编码通过码流传输到解码端。
根据本发明的一些实施例，全局滤波器系数通过mscoco数据集作为图像训练，具体的，通过原始图像进行编码解码得到重构图像，通过重构图像与原始图像对比训练得到216组全局滤波系数，经过标准的视频测试序列发现有5％的性能提高。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种视频编码方法，其特征在于，包括有：
步骤一：计算图像像素的梯度信息，所述梯度信息包括有角度、强度和一致性三个分量，将所述角度、所述强度和所述一致性划分为若干类，获得若干种像素类型；
步骤二：通过大数据训练与所述像素类型相对应的滤波器，得到与所述像素类型相对应的全局滤波系数，获得全局滤波器。
2.根据权利要求1所述的一种视频编码方法，其特征在于，所述角度类型划分为24类。
3.根据权利要求2所述的一种视频编码方法，其特征在于，所述强度类型划分为3类。
4.根据权利要求3所述的一种视频编码方法，其特征在于，所述一致性类型划分为3类。
5.根据权利要求4所述的一种视频编码方法，其特征在于，对图像进行编码时，使用所述全局滤波器对图像进行滤波，通过率失真优化判断滤波效果，当滤波效果满足率失真优化的预设值时，采用全局滤波，编码端不传输所述全局滤波系数，编码端和解码端共用相同的所述全局滤波系数。
6.根据权利要求5所述的一种视频编码方法，其特征在于，当滤波效果不满足率失真优化的预设值时，采用自适应环路滤波，重新计算针对当前图像的滤波系数，并且编码端传输计算出的滤波系数到解码端。
7.根据权利要求6所述的一种视频编码方法，其特征在于，当重新计算针对当前图像的滤波系数时，所述角度类型划分为水平、垂直、45度和135度四类。
8.根据权利要求7所述的一种视频编码方法，其特征在于，所述全局滤波器系数的通过mscoco数据作为图像训练。
9.根据权利要求8所述的一种视频编码方法，其特征在于，编解码标准为H266。
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