用于環內去偽影濾波的方法和設備技術

提供了一種用于環內去偽影濾波的方法和設備。設備包括用于對圖像區域進行編碼的編碼器(300)。編碼器(300)具有至少兩個濾波器(365、344)用于相繼執行環內濾波以分別減少至少第一種和第二種量化偽影。

【技術實現步驟摘要】
用于環內去偽影濾波的方法和設備本申請是申請日為2007年10月25日、申請號為200780041729.1、并且專利技術名稱為“用于環內去偽影濾波的方法和設備”的專利技術專利申請的分案申請。相關申請的交叉引用本申請要求2006年11月8日遞交的美國臨時申請序列號No.60/864,917的權益，通過引用將其全部結合于此。
本專利技術一般涉及視頻編碼和解碼，并且具體地涉及用于環內(in-loop)去偽影(de-artifact)濾波的方法和設備。
技術介紹
所有的視頻壓縮偽影(artifact)都由量化引起，量化是混合視頻編碼架構中僅有的有損編碼部分。然而，這些偽影可能以各種形式存在，例如，塊狀偽影(blockyartifact)、環狀偽影(ringingartifact)、邊緣失真(edgedistortion)和/或紋理惡化(texturecorruption)。一般，經過解碼的序列可能由所有各種視覺偽影組成，但有不同的區別。在不同類型的視覺偽影中，塊狀偽影是基于塊的視頻編碼所共有的。這些偽影可能既源自剩余編碼(residuecoding)中基于塊的變換階段又源自運動補償階段。過去已經研究了自適應去塊濾波器，并且已經提出了并在各種標準中采用了一些公知的去塊濾波方法(例如，在國際標準化組織/國際電工委員會(ISO/IEC)運動圖像專家組-4(MPEG-4)Part10高級視頻編碼(AVC)標準/國際電信聯盟遠程通信標準化組(ITU-T)H.264推薦(以下稱為“MPEG-4AVC標準”)中所采用的去塊濾波方法)。當設計很好時，去塊濾波器可以改善客觀和主觀視頻質量兩者。在諸如與MPEG-4AVC標準相對應的現有視頻編碼器和/或解碼器的情況中，自適應環內去塊濾波器被設計用來減少塊狀偽影，其中，濾波的強度由一些語法元素的值來控制。基本思想是：如果在塊邊緣附近的樣本之間相對大的絕對差被測量到，則該差很可能是成塊偽影因此應當被減小。然而，如果該差的幅值如此之大以致它不能通過編碼中所使用的量化的粗糙度(coarseness)來解釋，則該邊緣更可能反映源圖像的實際行為并且不應當被平滑。以這種方式，減少了了內容的塊狀化，同時內容的清晰度基本不變。去塊濾波器在幾個級別上是自適應的。在條帶級別上，可以根據視頻序列的個體特征來調整整體濾波強度。在塊-邊緣級別上，可以根據幀間/幀內預測判決、運動差和在兩個相鄰塊中是否存在編碼后的殘差來決定濾波強度。在宏塊邊界上，特殊的強濾波被用來除去“拼接偽影”(tilingartifact)。在采樣級別上，采樣值和依賴量化器的閾值可以針對各個單獨的采樣關閉濾波。根據MPEG-4AVC標準的去塊濾波被很好的設計用于減少塊狀偽影，但是，它并不試圖對由量化噪聲引起的其它偽影進行校正。例如，根據MPEG-4AVC標準的去塊濾波不理會邊緣和紋理。因此，它不能改善失真的邊緣或紋理。性能的這一缺失的一個原因是MPEG-4AVC標準去塊濾波器應用平滑圖像模型并且所設計的濾波器通常包括一系列低通濾波器。然而，圖像包括很多奇異點(singularity)、紋理等，并且因此它們沒有被MPEG-4AVC標準去塊濾波器正確地處理。為了克服MPEG-4AVC標準去塊濾波器的局限性，最近已經提出了一種涉及去噪型非線性環內濾波器方法。在這個提出的方法中，非線性去噪濾波器適應不固定圖像統計，不固定圖像統計開發了使用線性變換過完備集和硬閾值分割(hard-thresholding)的稀疏(sparse)圖像模型。非線性去噪濾波器根據該濾波器正在對其進行操作的區域而自動變成或高通、或低通、或帶通等。非線性去噪濾波器可以處理所有類型的量化噪聲。該特定的去噪方法通常包括三個步驟：變換；變換系數閾值分割；和反變換。然后，在每個像素處使用加權平均，對通過使用(通常通過用同一變換的移位版本來應用去噪而產生的)變換的過完備集進行去噪而提供的幾個經過去噪的估計進行合并。基于稀疏性的去噪工具可以減少包含了由奇異點分隔的局部均勻區域(平滑、高頻、紋理等)的視頻幀的量化噪聲。然而，去噪工具被設計用于附加的、獨立同分布(independentandidenticallydistributed，i.i.d)的噪聲去除，但是，量化噪聲具有明顯不同的特性，就恰當的失真減少和視覺去偽影而言，這可能提出了重要的問題。這意味著這些技術會因為真實的邊緣或者假的塊狀邊緣而混亂。一種可能的解決方案是空間頻率閾值自適應(spatio-frequentialthresholdadaptation)，空間頻率閾值自適應可以校正判決，但是它的實現很不容易。不充分的閾值選擇的可能結果是：稀疏去噪可能引起被過度平滑的重建圖像，或者盡管進行了濾波過程，(一個或多個)塊狀偽影可能仍然存在。特別是，對于平滑的圖像區域，如果同一變換被用于壓縮和去噪，則信號和被添加到該信號的塊狀偽影將可能在濾波階段具有稀疏表示。所以，閾值分割操作將很可能仍然保持偽影。現在，已經看到，基于稀疏性的去噪技術，即使它們就客觀測量而言(例如，均方根誤差(MSE))比其他技術表現出更高的失真減少，它們還是存在需要解決的重要的視覺偽影。已經看到，單個去噪濾波器的使用在去除編碼偽影中不是非常有效或者是無效的。原因是，通用去噪濾波器通常是基于與它所應用于的實際場景并不嚴格匹配的那樣的失真模型的。該模型不考慮塊狀偽影的局部結構。另一方面，專用去偽影濾波器被設計用于減輕某種類型的偽影。因此，專用去噪濾波器不足以校正其余量化噪聲。例如，MPEG-4AVC標準中使用的環內去塊濾波器是專用濾波器，它不被設計用于去除遠離邊界的像素處的、紋理內的噪聲/偽影或者用于校正失真的邊緣。參見圖1，由標號100一般地指示能夠根據MPEG-4AVC標準執行視頻編碼的視頻編碼器。視頻編碼器100包括幀排序緩沖器110，幀排序緩沖器110的輸出在信號通信中與組合器185的正相輸入連接。組合器185的輸出在信號通信中與變換器和量化器125的第一輸出連接。變換器和量化器125的輸出在信號通信中與熵編碼器145的第一輸入和反變換器和反量化器150的第一輸入連接。熵編碼器145的輸出在信號通信中與組合器190的第一正相輸入連接。組合器190在信號通信中與輸出緩沖器135的第一輸入連接。編碼器控制器105的第一輸出在信號通信中與以下輸入連接：幀排序緩沖器110的第二輸入、反變換器和反量化器150的第二輸入、圖像型判決模塊115的輸入、宏塊型(MB型)判決模塊120的輸入、幀內預測模塊160的第二輸入、去塊濾波器165的第二輸入、運動補償器170的第一輸入、運動估計器175的第一輸入和參考圖像緩沖器180的第二輸入。編碼器控制器105的第二輸出在信號通信中與以下輸入連接：補充增強信息(SupplementalEnhancementInformation，SEI)插入器130的第一輸入、變換器和量化器125的第二輸入、熵編碼器145的第二輸入、輸出緩沖器135的第二輸入和序列參數集(SequenceParameterSet，SPS)和圖像參數集(PictureParameterSet，PPS)插入器140的輸入。圖像型判決模塊115的第一輸出在信號通信中與本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種設備，包括：對圖像區域進行解碼的解碼器，該解碼器包括用于相繼執行環內濾波的至少兩個濾波器，所述至少兩個濾波器包括用于執行第一通道的去塊濾波器、以及用于執行第二通道的稀疏去噪濾波器，其中，所述稀疏去噪濾波器在給定級別被選擇性地使能或禁用，所述給定級別至少是宏塊級或條帶級。

【技術特征摘要】
2006.11.08 US 60/864,9171.一種用于解碼的設備，包括：對圖像區域進行解碼的解碼器，該解碼器包括用于相繼執行環內濾波的至少兩個濾波器，所述至少兩個濾波器包括用于執行第一通道的去塊濾波器以及用于執行第二通道的稀疏去噪濾波器，其中，所述稀疏去噪濾波器在給定級別被選擇性地使能或禁用，所述給定級別至少是宏塊級或條帶級，所述環內濾波還使用量化約束集濾波器用于執行第三通道以便對殘差進行整形。2....

【專利技術屬性】
技術研發人員：高夢平，尹鵬，奧斯卡·帝文瑞艾斯柯達，
申請(專利權)人：湯姆遜許可證公司，
類型：發明
國別省市：法國;FR