[發明專利]一種適用于HEVC標準的去方塊濾波器的濾波方法

有效

• 申請號: 201310399101.6
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103491372B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 范益波;沈蔚煒;尚青;曾曉洋
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H04N19/117
• 分類號: H04N19/117;H04N19/13;H04N19/61
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 陸飛,盛志范

技術領域

本發明屬于高清數字視頻壓縮編解碼技術領域，針對HEVC視頻編解碼標準，具體涉及一種適用于HEVC視頻編碼標準的、去方塊濾波器的濾波方法。

背景技術

HEVC(High Efficiency Video Coding)是由國際電信組織（ITU）和運動圖像專家組（MPEG）聯合成立的組織JCTVC提出的下一代視頻編解碼標準。目標是在相同的視覺效果的前提下，相比于上一代標準H.264/AVC，壓縮率提高一倍。

基于HEVC的視頻編碼器，其結構圖如圖1所示，主要由以下幾個模塊組成：幀內預測、幀間預測、變換、量化、反量化、反變換、重建、去方塊濾波器、自適應樣點補償等模塊組成。視頻壓縮編碼的基本過程可以概括如下：1.利用幀內預測或幀間預測方式對當前原始視頻流像素進行預測；2.將原始的像素值與預測出來的像素值相減得到殘差值；3.將殘差進行變換及量化處理，得到輸出的殘差系數再進過CABAC（Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding）熵編碼形成最后的壓縮輸出碼流；4.殘差系數經過反量化及反變換處理，再與之前得到的預測像素相加得到重建像素，存儲作為預測的參考幀像素。

HEVC中的處理單元塊引入了四叉樹的結構，圖像處理塊的大小最大為64×64，它還可以繼續遞歸地劃分為32×32、16×16、8×8、4×4的小塊組合，并分別進行處理。編碼端要對塊的所有劃分情況進行一次遍歷，以確定哪種劃分情況的處理為最佳。

去方塊濾波器模塊如圖1中所示，該模塊主要判斷PU（預測單元）和TU（變換單元）邊界兩邊像素值的特征，對邊界兩邊的像素點進行濾波，以消除由于塊編碼方式所導致的一些邊框效應，使重建圖像具有更好的質量和PSNR值（峰值信噪比）。

在標準參考軟件HM9.0中，該模塊先對整幅圖像落在8x8邊界的垂直邊進行處理，再對整幅圖像落在8x8邊界的水平邊進行處理。若使用這種濾波順序進行硬件實現的話，會導致多次從外部存儲器讀取數據，同時增加了處理時間。

發明內容

本發明的目的在于提出一種可以克服現有技術不足、有效的適用于HEVC標準的去方塊濾波器的濾波順序方法。

在平常的原始視頻流里，每幅圖像包括一個亮度分量，記為Y，每個亮度分量對應兩個色度分量，分別記為Cb、Cr。在去方塊濾波器模塊中，本發明基于一個quarter-LCU（Y分量為32x32大小的像素點塊，Cb和Cr分量為16x16大小的像素點塊）進行處理。

設當前需要處理的quarter-LCU的像素點塊表示為C，則Y分量當前需要處理的quarter-LCU的像素點塊共64個，構成一個8×8方陣；Cb和Cr分量當前需要處理的quarter-LCU的像素點塊分別為16個，構成一個4×4 方陣；這些方陣左邊一列quarter-LCU的像素點塊記為L（Y分量中，L為8個；Cb和Cr分量中，L為4個），這些方陣上方一行quarter-LCU的像素點塊記為T（Y分量中，T為8個；Cb和Cr分量中，T為4個），這些方陣左上角一個quarter-LCU的像素點塊記為LT；需要進行濾波的邊為：C的2×2方陣左側的邊（垂直邊）和上方的邊（水平邊），其中，水平邊延伸至左邊像素點塊L。在Y分量中，垂直邊自左至右依次記為v1,v2,v3,v4, 水平邊自上至下依次記為h1,h2,h3, h4；Cb分量中，垂直邊自左至右依次記為,v5,v6，水平邊自上至下依次記為h5,h6，Cr分量中，垂直邊自左至右依次記為v7,v8，水平邊自上至下依次記為,h7,h8。具體見圖2中所示，其中每一個虛線小方框為一個4x4的像素點塊。

每次濾波是以一個4x4的像素點塊的邊為處理單元，如圖3所示，其中黑色粗線為需要進行濾波的4x4像素點塊的邊，記P塊和Q塊是該邊兩側相鄰的4x4像素點塊；若當前邊為垂直邊，則P塊和Q塊分別為該邊的左側和右側相鄰的4x4像素點塊，若當前邊為水平邊，則P塊和Q塊分別為該邊上側和下側相鄰的4x4像素點塊。

本發明進行濾波的具體順序如下：先對垂直邊進行濾波，然后對水平邊進行濾波；對于各條垂直邊，自左至右依次進行濾波，對于每條垂直邊兩側的像素點塊，自上而下依次進行濾波；對于各條水平邊，自上而下依次進行濾波，對于每條水平邊兩側的像素點塊，自左至右依次進行濾波。例如，對于Y分量，濾波的順序為：v1,v2,v3,v4,然后是：h1,h2,h3, h4；對于Cb分量，濾波的順序為：v5,v6,然后是：h5,h6；對于Cr分量，濾波的順序為：v7,v8,然后是：h7,h8；見圖4所示。