CN1659794A - 根据像素亮度调整的去块滤波器 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于编码像素数据作为多个块变换系数并解码编码块变换系数以提供重新构造的像素数据的编码器(100)、解码器(200，300)、和相应的方法，编码器和/或解码器包括用于仅对满足预选定的像素亮度级标准的块过渡进行滤波的调整去块滤波器(140，240，340)，其中调整去块滤波器(400)包括接收(412)与块过渡相邻的至少一个第一像素，提供(414)该至少一个第一像素的亮度的信号指示，将该亮度信号与上亮度阈值和下亮度阈值中的至少一个进行比较(416，418)，和响应该亮度比较对包括块过渡的第一像素的多个相邻像素进行调整滤波(426)。

Description

根据像素亮度调整的去块滤波器
引用的相关申请
本申请要求2002年5月1日提交的，名称为“基于像素亮度的简化去块滤波器”的美国临时专利序列号No.60/377061的优先权，该申请全部并入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及视频编码器和解码器(组合在一起为“CODEC”)，特别涉及具有去块滤波器的视频CODEC。
背景技术
一般以比特流形式处理和传送视频数据。视频编码器一般进行块变换编码，例如离散余弦变换(“DCT”)以压缩原始数据。相应的视频解码器一般通过使用例如离散余弦逆变换(“IDCT”)来解码块变换编码的比特流数据。
去块滤波器经常与基于块的数字视频压缩系统一起使用。去块滤波器可用于压缩环路内部，其中将滤波器用于编码器和解码器。作为一种替换，去块滤波器可用于压缩环路之后，仅用于解码器。一个典型的去块滤波器通过将低通滤波器用于其中执行块变换编码(例如，DCT)和量化的块的边缘过渡来实现。去块滤波器可以减少解压缩视频内的被称为“黑度”的负面视觉效果，但是一般需要视频解码器和/或编码器进行相当大的、复杂的计算量。
发明内容
通过包含根据像素亮度调整的去块滤波器的系统和方法解决了已有技术的这些和其他缺点和不足。
提供用于编码像素数据作为多个块变换系数并解码编码的块变换系数以提供重新构造的像素数据的编码器和解码器，编码器和/或解码器包括仅用于对满足预选定的像素亮度级标准的块过渡的进行滤波的调整去块滤波器。
用于调整去块滤波的相应方法包括接收至少一个与块过渡相邻的第一像素，提供该至少一个第一像素的亮度的信号表示，将该亮度信号与亮度的上阈值和下阈值中的至少一个进行比较，和响应该亮度比较，调整地滤波包括块过渡的第一像素的多个相邻像素。
通过下面结合附图对示范实施例进行的描述，本发明的上述和其他方面，特征和优点将会变得显而易见。
附图说明
本发明根据下面的示例附图阐述根据像素亮度调整的去块滤波器，其中：
图1示出具有根据像素亮度调整的内环去块滤波器的示范编码器的方框图；
图2示出具有根据像素亮度调整的内环去块滤波器的、并与图1的编码器一起使用的示范解码器的方框图；
图3示出具有根据像素亮度调整的后处理去块滤波器的示范解码器的方框图；和
图4示出根据本发明原理的根据像素亮度调整的内环去块滤波的流程图。
具体实施方式
实现去块滤波一般要求在视频解码器和/或编码器进行大量复杂计算。确定是否对特定的边缘过渡进行滤波和用于执行滤波操作的特定滤波器二者不但对计算复杂程度而且对感知的视觉质量都有很大影响。实现基于块的数字视频压缩系统内的去块滤波可以简化为根据过渡中的像素亮度级决定是否在块过渡中应用低通滤波。这样，通过在不能提高感知的视觉质量的过渡上省略去块滤波来减少计算复杂程度。在不明显影响感知的视觉质量的情况下，本发明通过根据过渡中的像素的亮度级决定是否在块过渡上使用低通滤波器来减少去块滤波的计算复杂程度。
在ITU-T推荐H.263视频压缩标准中，使用特定去块滤波器的依据与用于编码给定宏块的量化参数有关。在所提议的ITU-T推荐H.264|ISO/IEC14496-10 AVC视频压缩标准(下文称为“H.264/AVC”)中，有几个因素用于确定是否对过渡进行滤波以及所使用的滤波器的程度。这些因素包括块是内编码的还是交互编码(inter-coded)的、非零系数是否出现在块中、经过边缘的像素值的差值幅值、以及经过边缘的块的运动矢量的差值幅值。已有方法在确定是否滤波块过渡和/或确定所使用的滤波器的程度时不考虑像素本身的亮度值。
下面的描述仅示出了本发明的原理。因此可以理解，本领域技术人员能够设计各种变化，尽管这里没有明确描述或示出这些变化，但是这些变化具体化了本发明原理并包括在本发明的精神和范围内。此外，本文叙述的所有实例和限制性语言原则上仅用于教导目的以有助于读者理解本发明的原理和发明者的相对于现有技术的有贡献的构思，本发明不限于这些特定叙述的实例和条件。进一步，在此叙述的本发明的原理、各个方面、和实施例的所有陈述以及本发明特定的实例意欲覆盖本发明结构和功能的等效物。此外，应该明确这些等效物不但包括当前已知的等效物而且还包括未来开发出的等效物，即，为执行相同功能而开发的任何部件，与结构无关。
这样，例如，本领域技术人员应该明白本文的方框图表示体现本发明原理的示意性电路的构思图。类似地，可以理解为任何流程图、操作顺序图、状态转换图、伪代码和实质上以计算机可读介质表现并且可由计算机或处理器执行的类似各种表现处理，无论计算机或处理器是否明确示出。
图中示出的各种部件的功能可以通过使用专用硬件以及能够执行与适当软件相关的软件的硬件来实现。当由处理器实现功能时，可以通过单个专用处理器、单个共享处理器、或多个单独的处理器(其中可以共用某些处理器)来实现功能。进一步，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应该理解为专指能够执行软件的硬件，还包括，但不限于，数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)和非易失性存储器。也可以包括其他硬件，常规的和/或定制的。类似地，图中示出的任何开关仅是概念性的。可以通过可编程逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互作用、或者甚至可以手动地由实施者通过对上下文的特定理解来选择特定技术来实现这些功能。
在本文的权利要求书中，表示为用于执行特定功能的装置的任何部件试图覆盖实现该功能的任何方式，包括，例如a)实现该功能的电路元件的组合或者b)任何形式的软件，包括固件、微代码或者与适当电路组合的用于执行实现该功能的软件的同样软件。由这样的权利要求书定义的本发明事实上是以权利要求书要求的方式组合并集合由各种所陈述的装置提供的功能。因此申请人将实现这些功能的任何装置视为本文示出装置的等同物。
如图1所示，标记数字100一般表示根据像素亮度调整的具有内环去块滤波器的示范编码器。编码器100包括一个在信号通信中耦合到相加模块114的正输入端的视频输入端112。相加模块114顺序耦合到用于实现整数变换以提供系数的功能模块116。模块116耦合到用于实现熵编码以提供输出比特流的熵编码模块118。模块116进一步耦合到定标和反变换模块122的内环部分120。模块122耦合到相加模块124，相加模块124顺序耦合到帧内预测模块126。帧内预测模块126可切换地耦合到开关127，开关127顺序耦合到相加模块124的第二输入端和相加模块114的反向输入端。
相加模块124的输出耦合到调整去块滤波器140。去块滤波器140耦合到帧存储器128。帧存储器128耦合到运动补偿模块130，运动补偿模块130耦合到开关127的第二可替换输入端。视频输入端112进一步耦合到运动估计模块119以提供运动矢量。去块滤波器140耦合到运动估计模块119的第二输入端。运动估计模块119的输出耦合到运动补偿模块130以及熵编码模块118的第二输入端。
视频输入端112进一步耦合到编码控制模块160。编码控制模块160耦合到用于提供控制信号以控制编码器100的操作的模块116、118、119、122、126、130和140的每一个控制输入端。
参照图2，标记数字200一般表示根据像素亮度调整的具有内环去块滤波器的示范解码器。解码器200包括一个用于接收输入比特流的熵解码模块210。解码模块210耦合到用于提供系数的内环部分220上的定标和反转换模块222。模块222耦合到相加模块224，相加模块224顺序耦合到帧内预测模块226。帧内预测模块226可切换地耦合到开关227，开关227顺序耦合到相加模块224的第二输入端。
相加模块224的输出耦合到用于提供输出图像的调整去块滤波器240。去块滤波器240耦合到帧存储器228。帧存储器228耦合到运动补偿模块230，运动补偿模块230耦合到开关227的第二可替换输入端。解码模块210进一步耦合到用于提供运动矢量的运动补偿模块230的第二输入端。
熵解码模块210进一步耦合到用于提供输入信号的解码器控制模块262。解码器控制模块262耦合到用于控制信号并控制解码器200的操作的模块222、226、230和240的每一个控制输入端。
参照图3，标记数字300一般表示根据像素亮度调整的具有后处理去块滤波器的示范解码器。解码器300包括一个用于接收输入比特流的熵解码模块310。解码模块310耦合到用于提供系数的内环部分320的定标和反转换模块322。模块322耦合到相加模块324，相加模块324顺序耦合到帧内预测模块326。帧内预测模块326可切换地耦合到开关327，开关227顺序耦合到相加模块324的第二输入端。
相加模块324的输出耦合到用于提供输出图像的调整去块滤波器340。相加模块324进一步耦合到帧存储器328。帧存储器328耦合到运动补偿模块330，运动补偿模块330耦合到开关327的第二可替换输入端。熵编码模块310进一步耦合到用于提供运动矢量的运动补偿模块330的第二输入端。
熵解码模块310进一步耦合到用于提供输入的解码器控制模块362。解码器控制模块362耦合到用于传递控制信号并控制解码器300的操作的模块322、326、330和340的每一个控制输入端。
参照图4，标记数字400一般表示响应于像素亮度的示范去块滤波器的工作过程。工作过程400包括将控制传送到输入步骤412的起动步骤410，输入步骤412用于接收与块过渡相邻的至少一个第一像素。输入步骤412将控制传送给步骤414，步骤414用于提供至少一个第一像素处的亮度的信号指示。步骤414将控制传送给用于比较亮度信号与上亮度阈值的判定步骤416。如果亮度大于上亮度阈值，不执行去块滤波并且控制工作过程转向结束步骤428。否则，步骤416将控制传送到用于比较亮度信号与下亮度阈值的判定步骤418。如果亮度小于下亮度阈值，不执行去块滤波并且控制工作过程转向结束步骤428。否则，步骤418将控制传送到用于接收与第一像素相邻并且位于块过渡的相对一侧的至少一个第二像素的功能步骤420。
步骤420将控制传送到用于测定第一和第二像素之间亮度级差值的功能步骤422。步骤422顺序将控制传送到功能步骤424，功能步骤424用于响应测定的差值来选择将使用的去块滤波器的程度。步骤424将控制传送到功能步骤426，步骤426用于响应亮度比较来调整地滤波包括块过渡上的第一像素的多个相邻像素。最后，步骤426将控制传送到结束步骤428。
在本发明实施例的操作中，通过响应施加到位于或接近块边界过渡处的像素的亮度值测定中的条件对任何给定模块不执行去块滤波和/或降低滤波程度来减少图像或视频压缩系统内的去块滤波器的计算复杂程度。对于那些处于太亮或太暗以致不易被自然人视觉识别的值范围内的过渡，不进行去块滤波，或者降低滤波器滤波程度。因此，对于这些区域，使用去块滤波器将需要附加的计算，而不显著提高人所感知的视觉质量。
在优选实施例，去块滤波器不适用于小于最小阈值或大于最大阈值的像素亮度级。用数学表示，去块滤波器不适用于像素亮度级p，这里p＜Ymin或者p＞Ymax，以及Ymin和Ymax是相应的最小和最大亮度级阈值。为简单计算p值，可以基于单独值，或者基于过渡中的像素的平均值。作为一种替换，阈值测试可以分开用于过渡中的每个像素，并且仅在过渡中的所有像素大于Ymax或者过渡中的所有像素小于Ymin的块中不使用去块滤波。
在另一个实施例，决定滤波或不滤波可以并入使用其他标准进行去块滤波判定的系统，例如那些使用H.264/AVC压缩标准的系统。当将本发明的原理用于H.264/AVC JM1.9兼容系统时，例如，将本发明的滤波判定用于JM 1.9去块滤波器的基于线的滤波步骤。这里，当去块算法用于过渡时，其执行三个步骤。在一个步骤该算法确定是否对当前过渡进行滤波。该判定根据基于线的标准和前面评价的其他的基于块的参数。对于决定进行滤波的地方，进行选择所使用的滤波器的另一个步骤。一个附加步骤开始滤波处理本身，其中修改围绕块边缘的确定数目的像素值以平滑该过渡。由下面的标记表示用于该示范实施例的过渡的滤波所包括的8像素组：
p3  p2  p1  p0  q0  q1  q2  q3
这里块边缘位于p0和q0之间。
在该实施例，仅在围绕过渡的一个像素判断该标准，其中：
p0＞Ymin和p0＜Ymax
仅滤波那些检验基本和这些附加条件的过渡。所得到的具有较好实验结果的阈值是Ymin＝64和Ymax＝232。
这种用于调整去块滤波器的新标准增加了判定过程中所包括的操作量，但是当判定不进行线过渡的滤波时节省了计算从而降低了整体的计算复杂程度。实验也表明在不明显损失视觉质量的前提下减少了操作量。
通过本文的教导本领域的普通技术人员可以很容易地理解本发明的这些和其他特征和优点。应该明白本发明的教导可以以各种形式的硬件、软件、固件、专用处理器、或其组合来实现。
最好是，本发明的实施例可以实现为硬件和软件的组合。此外，软件最好实现为可触知地嵌入在程序存储单元的应用程序。该应用程序可以上载到包含适当结构的机器中并由其执行。最好地，可以在具有诸如一个或多个中央处理单元(“CPU”)、随机存取存储器(“RAM”)、和输入/输出(“I/O”)接口之类硬件的计算机平台实现该机器。该计算机平台还可包括操作系统和微指令代码。本文描述的各种处理和功能可以是由CPU执行的微指令代码的一部分或者应用程序的一部分，或者二者组合。此外，各种其他的外围设备单元可以连接到计算机平台上，例如附加的数据存储单元和打印单元。
应该进一步理解，附图示出的某些组成系统部件和方法最好以软件形式实现，根据编程本发明实施例的方式，系统部件或处理功能单元模块之间的实际连接可能会有所不同。根据本文给出的教导，本领域的普通技术人员可以得到本发明的这些和其他类似的实现或配置。
尽管参照附图已经描述示出的实施例，应该明白本发明不限于这些特定的实施例，在不脱离本发明的精神和范围的前提下本领域技术人员可以实现各种变化和修改。所有这些变化和修改落入由附属权利要求书阐述的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于对块转换处理的像素数据进行去块处理的方法(400)，该方法包括：
接收(412)与块过渡相邻的至少一个第一像素；
提供(414)指示至少一个第一像素的亮度的信号；
将该亮度信号与上亮度阈值和下亮度阈值中的至少一个进行比较(416，418)；和
响应亮度比较来调整地滤波(426)包括块过渡上的第一像素的多个相邻像素。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
接收(420)与第一像素相邻并位于块过渡的相对一侧的至少一个第二像素；
测定(422)第一和第二像素之间的亮度级差值；和
响应所测定的差值选择所使用的去块滤波器的滤波程度。
3.如权利要求2所述的方法，其中在给定块过渡存在所接收的大约4个第一和大约4个第二像素，所述像素沿着经过块过渡的一条线放置。
4.如权利要求1所述的方法，其中下亮度阈值大约是64以及上亮度阈值大约是232。
5.如权利要求1所述的方法，其中调整滤波步骤分开用于与过渡相邻的每个像素并且仅对过渡中的所有像素大于上亮度阈值或者过渡中的所有像素小于下亮度阈值的块省略滤波。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：平均包括第一像素的多个相邻像素，其中所提供的亮度信号是多个相邻像素的平均亮度的指示信号。
7.如权利要求6所述的方法，其中仅对过渡中的平均像素亮度大于上亮度阈值或者过渡中的平均像素亮度小于下亮度阈值的块省略滤波。
8.如权利要求1所述的方法，其中调整滤波是基于线的。
9.如权利要求1所述的方法，其中调整滤波是基于块的。
10.如权利要求1所述的方法，进一步包括：编码像素数据作为多个块变换系数；以及对反馈环内的像素数据进行调整去块处理。
11.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
根据多个块变换系数解码像素数据；和对反馈环内的像素数据进行调整去块处理。
12.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
根据多个块变换系数解码像素数据；和对反馈环之后的像素数据进行调整去块处理。
13.一种用于编码像素数据作为多个块变换系数的编码器(100)，编码器包括用于仅滤波满足至少一个像素亮度级阈值的块过渡的调整去块滤波器(140)。
14.如权利要求13所述的编码器，调整去块滤波器包括：
用于接收与块过渡相邻的至少一个第一像素的接收器装置；
响应接收器装置用于提供至少一个第一像素的亮度的信号指示的信号装置；
响应信号装置用于比较亮度信号与上亮度阈值和下亮度阈值中的至少一个的比较装置；
响应比较装置用于调整地滤波包括块过渡中的第一像素的多个相邻像素的滤波器装置。
15.如权利要求14所述的编码器，调整去块滤波器进一步包括：
用于接收与第一像素相邻并位于块过渡的相对一侧的至少一个第二像素的第二接收器装置；
用于测定第一和第二像素之间的亮度级差值的测定装置；和
用于响应所测定的差值选择所适用的去块滤波器滤波程度的滤波器滤波程度装置。
16.一种用于解码编码块变换系数以提供重新构造的像素数据的解码器(200，300)，解码器包括用于仅滤波满足至少一个像素亮度阈值的块过渡的调整去块滤波器(240，340)。
17.如权利要求16所述的解码器，其中调整去块滤波器包括：
用于接收与块过渡相邻的至少一个第一像素的接收器装置；
响应接收器装置用于提供至少一个第一像素的亮度的信号指示的信号装置；
响应信号装置用于比较亮度信号与上亮度阈值和下亮度阈值中的至少一个的比较装置；和
响应比较装置用于调整地滤波包括块过渡中的第一像素的多个相邻像素的滤波器装置。
18.如权利要求17所述的解码器，调整去块滤波器进一步包括：
用于接收与第一像素相邻并位于块过渡的相对一侧的至少一个第二像素的第二接收器装置；
用于测定第一和第二像素之间的亮度级差持的测定装置；和
用于响应所测定的差值选择所适用的去块滤波器滤波程度的滤波器滤波程度装置。
19.如权利要求16所述的解码器，其中调整去块滤波器处于在运动补偿期间用于去块处理的反馈环内。
20.如权利要求16所述的解码器，其中调整去块滤波器处于在运动补偿之后用于去块处理的反馈环之后。
CNB038133741A 2002-05-01 2003-04-14 根据像素亮度调整的去块滤波器 Expired - Lifetime CN100370837C (zh)

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