CN101267560A - 去块滤波方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频或图像去块滤波的方法及其装置，它根据边界两边的块类型、运动矢量来确定是否进行去块滤波和在需要进行去块滤波时选择采用的滤波强度，然后根据滤波强度和图像内容自适应确定去块滤波。与现有去块滤波方法相比，本发明采用的去块滤波方法在不增加计算复杂度和存储复杂度的前提下，可提高图像的主客观质量和滤波的适应性。

Description

去块滤波方法及装置

技术领域

本发明涉及一种数字数据处理技术，特别地，涉及一种运用于视频或图像去块滤波的方法和装置。

背景技术

传统的视频或图像编码标准如JPEG，H.261，MPEG-1，MPEG-2，H.264，AVS等都是基于分块的离散余弦变换(BDCT)的，BDCT是以块为单位进行独立量化和编码的，没有考虑像素在相邻块中的相关性，所以造成图像在子块边界上产生虚假边缘，即块效应。当变换系数的量化程度过大时，图像将出现严重的块效应，导致图像的主观质量下降。通过对解码图像进行去块滤波能够有效地去除块效应，提高主观质量。国际上最新的视频编码标准H.264和中国国家标准AVS都采用去块滤波方法，这些去块滤波方法计算复杂度比较高。以H.264中的去块滤波方法为例，该方法通常占一个解码器计算复杂度的四分之一甚至以上。这是因为为了有效去除块效应的同时最大限度地保留图像原有的细节，去块滤波方法根据图像内容和编码宏块的信息自适应地进行滤波，需要进行大量的计算和条件判断。在去块滤波过程中，需要在块一级和像素一级上进行多次条件判断，因此很难在DSP等硬件平台上进行并行运算。其次，由于去块滤波过程涉及的像素点很多，基本上一幅图像中所有的像素点都需要进行滤波，所以内存的读写控制等操作也十分耗时和复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种运用于视频或图像的去块滤波方法。与现有去块滤波方法相比，本发明采用的去块滤波方法在不增加计算复杂度和存储复杂度的前提下，可提高图像的主客观质量。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种视频或图像去块滤波的方法，其特征在于：(1)根据边界两边的块类型、运动矢量来确定是否进行去块滤波和在需要进行去块滤波时选择采用的滤波强度；(2)根据滤波强度和图像内容自适应确定去块滤波过程。

进一步的，上述(1)分为如下步骤：根据边界两边的块类型和运动矢量确定初始滤波强度；根据修正信息来确定是否对初始滤波强度进行修正，如果需要对初始滤波强度进行修正，则根据边界两边的块类型、量化参数和块残差信息对滤波强度进行修正。

一种视频或图像去块滤波的装置，它包括：一种初始滤波强度判决器，根据边界两边的块类型，运动矢量对当前边界的滤波强度进行判决；一种滤波强度修正装置，根据相应信息确定是否需要对滤波强度进行修正，如果需要对滤波强度进行修正则根据边界两边的块类型、量化参数和块残差信息对初始滤波强度进行修正；一种滤波装置，根据滤波强度和图像数据对边界进行滤波。

本发明与技术背景相比，具有的有益效果：可以只根据边界两边的块类型和运动矢量进行滤波强度的判决，也可以根据需要加入量化参数和块残差信息对滤波强度进行修正以便更有效地进行去块滤波，从而提高了本滤波方法的适应性。本发明并不限于视频编码或图像编码领域，还可以推广到其他信号处理的应用中。

附图说明

图1是本发明的去块滤波装置框图；

图2是本发明去块滤波方法对边界进行去块滤波所涉及样本像素点示意图；

图3是本发明去块滤波方法对块边界样本像素点滤波的滤波装置图。

具体实施方式

附图1示出了一种运用于视频或图像的去块滤波器装置，包括初始滤波强度判决器、滤波强度修正装置和用于对边界数据进行去块滤波的去块滤波装置。附图2示出了本发明采用的去块滤波方法对8×8块水平或垂直边界进行去块滤波所涉及的样本像素点。其中，粗线条表示需要进行去块滤波的块边界，p₀，p₁，p₂，q₀，q₁，q₂表示块边界各3个样本像素点。附图3示出了本发明去块滤波方法对块边界进行去块滤波的块边界去块滤波装置，p₀，p₁，p₂，q₀，q₁，q₂表示输入到块边界去块滤波装置的6个样本像素点，P₀，P₁，Q₀，Q₁表示原样本像素点p₀，p₁，p₂，q₀，q₁，q₂经过去块滤波后的像素值。

编解码器根据边界两边的块类型，运动矢量确定初始滤波强度，通过修正装置对滤波强度进行修正后输出到滤波装置对边界数据进行去块滤波并输出。本发明采用的去块滤波方式对8×8块水平或垂直边界进行去块滤波时需要块边界各3个样本像素点。

以下为本发明的去块滤波方法：

一、根据边界两边块类型和运动矢量，按以下方式确定初始滤波强度：

1)如果边界两边的两个块有一个或两个都属于帧内编码宏块，则滤波强度等于2；

2)否则，如果当前图像编码方式为前向预测编码，并且满足以下两个条件中的任何一个，则滤波强度等于1；否则滤波强度等于0；

(a)边界两边的两个块的参考图像不同；

(b)边界两边的两个块的参考图像相同，但是两个运动矢量分量中的任何一个分量的差值大于或等于一个整像素。

3)否则，如果满足以下三个条件中的任何一个，则滤波强度为1；如果以下三个条件都不满足，则滤波强度为0。

(a)边界两边两个块的前向索引参考值不等；

(b)边界两边两个块的前向索引参考值相等，但后向索引参考值不等；

(c)边界两边两个块的前向索引参考值和后向参考索引值分别相等，但是前向运动矢量在任何一个分量的差值大于或等于一个整像素或者后向运动矢量在任何一个分量的差值大于或等于一个整像素。

二、根据滤波强度修正信息确定是否对初始滤波强度进行修正。其中滤波强度的修正信息可以通过码流传送，也可以通过其他方式传送。如果需要修正，则再根据边界两边的块类型、量化参数、块残差信息，按以下方式进行滤波强度修正：

1)如果边界两边的两个块都属于帧内编码块并且平均量化参数大于某个量化参数阈值，则滤波强度加1。其中量化参数阈值可以是固定的默认值，也可以由默认值和量化参数阈值偏移量共同确定，量化参数阈值偏移量可以在码流中传送，也可以通过其他方式传送；

2)否则，如果边界两边的两个块都不属于帧内编码宏块，并且两个块的残差量化系数都不全为零，则滤波强度加1；

3)否则，滤波强度不变。

三、去块滤波过程

附图2表示块p和块q在水平或垂直边界两侧的6个样本像素点。用P₀，P₁，Q₀和Q₁分别表示样本像素点p₀，p₁，q₀，和q₁进行去块滤波后的像素值。

如果该边界的滤波强度不等于零，并且下式为真，则对p₀，p₁，q₀和q₁进行去块滤波，否则不对p₀，p₁，q₀和q₁滤波。

abs(p₀-q₀)＜α&&abs(p₁-p₀)＜β&&abs(q₁-q₀)＜β

函数abs定义为：

$\mathrm{abs}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{c}x;x>=0\\ -x;x<0\end{array}\right.$

其中α为块边界阈值，β为块内阈值，可以根据两个块的QP平均值QPav，以及AlphaCOffset和BetaOffset计算查表索引IndexA和IndexB。

两个块的QP平均值QP_av为：

QP_av＝(QP_p+QP_q+1)＞＞1

索引IndexA和IndexB为：

IndexA＝Clip3(0，63，QP_av+AlphaCOffset)

IndexB＝Clip3(0，63，QP_av+BetaOffset)

函数Clip3的定义为：

根据索引IndexA和IndexB与阈值α和β间的对应关系，由表1得到α、β的取值，根据IndexA查表得到α，根据IndexB查表得到β。

根据α、β和p₀，p₁，p₂，q₀，q₁，q₂的值来确定需要滤波像素点的个数和对p₀，p₁，q₀和q₁进行滤波时采用的滤波器。

以下为不同滤波强度下详细的滤波过程：

首先，定义ap＝abs(p₂-p₀)，aq＝abs(q₂-q₀)。

1)滤波强度等于3时的边界滤波过程

对亮度块边界两边的样本p₀、p₁、q₀和q₁的滤波过程如下：

if(ap＜β&&abs(p₀-q₀)＜((α＞＞2)+2))

{

  P₀＝(p₂+p₁+3×p₀+2×q₀+q₁+4)＞＞3；

  P₁＝(2×p2+3×p₁+2×p₀+q₀+4)＞＞3；

}

else

  P₀＝(p₁+2×p₀+q₀+2)＞＞2；

if(aq＜β&&abs(p₀-q₀)＜((α＞＞2)+2))

{

  Q₀＝(q₂+q₁+3×q₀+2×p₀+p₁+4)＞＞3；

  Q₁＝(2×q2+3×q₁+2×q₀+p₀+4)＞＞3；

}

else

  Q₀＝(q₁+2×q₀+p₀+2)＞＞2；

其中P₀和Q₀分别为p₀和q₀滤波后的值。如果在上面的滤波过程中P₁(Q₁)不被赋值，则不对p₁(q₁)滤波；否则，P₁或Q₁为p₁或q₁滤波后的值。

色度块边界两边的样本p₀和q₀的采用同样的方法滤波，不对p₁和q₁滤波。

2)滤波强度等于2时的边界滤波过程

对亮度块边界两边的样本p₀、p₁、q₀和q₁的滤波过程如下：

if(ap＜β&&abs(p₀-q₀)＜((α＞＞2)+2))

{

  P₀＝(p₁+2×p₀+q₀+2)＞＞2；

  P₁＝(2×p₁+p₀+q₀+2)＞＞2；

}

else

  P₀＝(2×p₁+p₀+q₀+2)＞＞2；

if(aq＜β&&abs(p₀-q₀)＜((α＞＞2)+2))

{

  Q₀＝(q₁+2×q₀+p₀+2)＞＞2；

  Q₁＝(2×q₁+q₀+p₀+2)＞＞2；

}

else

  Q₀＝(2×q₁+q₀+p₀+2)＞＞2；

其中P₀和Q₀分别为p₀和q₀滤波后的值。如果在上面的滤波过程中P₁(Q₁)不被赋值，则不对p₁(q₁)滤波；否则，P₁或Q₁为p₁或q₁滤波后的值。

色度块边界两边的样本p₀和q₀的采用同样的方法滤波，不对p₁和q₁滤波。

3)滤波强度等于1时的边界滤波过程

边界滤波强度Bs的值为1时，对p₀和q₀滤波的计算过程如下(P₀和Q₀分别为p₀和q₀滤波后的值)：

delta＝Clip3(-C，C，(((q₀-p₀)×3+(p₁-q₁)+4)＞＞3))

P₀＝Clip1(p₀+delta)

Q₀＝Clip1(q₀-delta)

然后，判断是否需要对p₁和q₁滤波，计算过程如下：

如果为色度边界，不对p₁和q₁滤波。

如果在亮度边界处有ap小于β，则对p₁滤波，滤波后的值为

P₁＝Clip1(p₁+Clip3(-C，C，(((P₀-p₁)×3+(p₂-Q₀)+4)＞＞3)))

如果在亮度边界处有aq小于β，则对q₁滤波，滤波后的值为

Q₁＝Clip1(q₁-Clip3(-C，C，(((q₁-Q₀)×3+(P₀-q₂)+4)＞＞3)))

上述滤波过程中，C称为滤波裁减参数，C与IndexA之间的关系见表2。

函数Clip1的定义为：

表1块边界阈值α和β与IndexA和IndexB的关系

索引	α	β	索引	α	β	索引	α	β	索引	α	β
												0	0	0	16	4	2	32	22	6	48	46	15
1	0	0	17	4	2	33	24	7	49	48	16
												2	0	0	18	5	3	34	26	7	50	50	17
3	0	0	19	5	3	35	28	7	51	52	18
												4	0	0	20	6	3	36	30	8	52	53	19
5	0	0	21	7	3	37	33	8	53	54	20
												6	1	1	22	8	4	38	33	8	54	55	21
7	1	1	23	9	4	39	35	9	55	56	22
												8	1	1	24	10	4	40	35	9	56	57	23
9	1	1	25	11	4	41	36	10	57	58	23
												10	1	1	26	12	5	42	37	10	58	59	24
11	2	1	27	13	5	43	37	11	59	60	24
												12	2	1	28	15	5	44	39	11	60	61	25
13	2	2	29	16	5	45	39	12	61	62	25
												14	3	2	30	18	6	46	42	13	62	63	26
15	3	2	31	20	6	47	44	14	63	64	27

表2滤波裁减参数C与IndexA的关系

索引	C	索引	C	索引	C	索引	C
								0	0	16	1	32	2	48	5
1	0	17	1	33	2	49	5
								2	0	18	1	34	2	50	5
3	0	19	1	35	2	51	6
								4	0	20	1	36	2	52	6
5	0	21	1	37	2	53	6
								6	0	22	1	38	3	54	7
7	0	23	1	39	3	55	7
								8	0	24	1	40	3	56	7
9	0	25	1	41	3	57	7
								10	0	26	1	42	3	58	8
11	0	27	1	43	3	59	8
								12	0	28	1	44	3	60	8
13	0	29	1	45	4	61	9
								14	0	30	2	46	4	62	9
15	0	31	2	47	4	63	9

Claims (9)

1. 一种去块滤波方法，其特征在于，

1)根据边界两边的块类型、运动矢量来确定是否进行去块滤波和在需要进行去块滤波时选择采用的滤波强度；

2)根据滤波强度和图像内容自适应确定去块滤波过程。

2. 根据权利要求1所述的去块滤波方法，其特征在于，所述1)具体分为以下步骤：

1)根据边界两边的块类型和运动矢量确定初始滤波强度；

2)根据修正信息来确定是否对初始滤波强度进行修正，如果需要对初始滤波强度进行修正，则进行步骤3)；

3)根据边界两边的块类型、量化参数和块残差信息对滤波强度进行修正。

3. 根据权利要求2所述的去块滤波方法，其特征在于，所述3)具体可分为以下步骤：

1)如果边界两边的两个块都属于帧内编码块，并且两个块的平均量化参数大于某个阈值，则滤波强度加1；

2)否则，如果边界两边的两个块都不属于帧内编码宏块，并且两个块的残差量化系数都不全为零，则滤波强度加1；

3)否则，滤波强度不变。

4. 根据权利要求1所述的去块滤波方法，其特征在于，所述步骤2)具体分为以下步骤：

1)如果滤波强度等于零，则不进行去块滤波；如果滤波强度不等于零，则再根据块边界阈值、块内阈值和块边界两边的像素值确定是否对块边界进行去块滤波；

2)如果需要进行去块滤波，则根据滤波强度选择不同的滤波过程进行去块滤波。

5. 根据权利要求4所述的去块滤波方法，其特征在于，所述步骤2)中，则根据块边界阈值、块内阈值和块边界两边的像素值来确定需要修改像素值的样本像素点的个数和样本像素点采用的滤波器。

6. 根据权利要求5所述的去块滤波方法，其特征在于，各个需要修改像素值的样本像素点滤波后的像素值根据相应滤波器的公式求出。

7. 根据权利要求2中所述的去块滤波方法，其特征在于，所述步骤2)中，用来确定是否需要对滤波强度进行修正的信息可以通过码流传输，也可以通过其他途径传输。

8. 根据权利要求3中所述的去块滤波方法，其特征在于，所述步骤1)中，量化参数的阈值可以通过码流传输，也可以通过其他途径传输。

9. 一种应用权利要求1所述去块滤波方法的装置，其特征在于，它包括：

1)初始滤波强度判决器，根据边界两边的块类型、运动矢量对当前滤波强度进行判决，决定当前边界的初始滤波强度；

2)滤波强度修正装置，根据滤波强度修正信息决定是否对滤波强度进行修正，如果需要进行修正则根据边界两边的块类型、量化参数和块残差信息对初始滤波强度进行修正；

3)滤波装置，根据滤波强度判决器的输出对当前宏块编码数据进行去块滤波处理。

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