CN105049846B - 图像和视频编解码的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了图像和视频编解码的方法和设备。在编码方法中，对编码单位进行帧内像素预测而生成经预测的编码单位，对经预测的编码单位进行滤波，并且将编码单位与滤波后的所述经预测的编码单位作减法而生成编码单位残差。根据本发明，使得生成的残差更小，进一步提高了压缩和编码效率。

Description

图像和视频编解码的方法和设备

技术领域

本发明的示例性实施例涉及图像和视频编解码的方法和设备，特别涉及对经预测的编码单位首先进行滤波。

背景技术

随着计算技术和网络技术的飞速发展，视频应用、包括数字电视广播、视频通信和视频监控等技术得到了广泛的应用。视频信号信息量大，尤其是日益普遍的高清视频，给传输和存储带来了巨大压力。

解决这一问题的关键是现代视频编解码技术。目前国际上得到广泛应用的视频编码技术是AVC/H.264(运动图像专家组高级视频编码MPEG-4AVC)。最新一代国际视频编码标准HEVC/H.265(High Efficiency Video Coding；高效率视频编解码)刚制定不久，正在不同的应用领域部署中(包括软件和硬件的部署)。相对于上一代视频编码标准H.264，在同等主观观看视觉质量的条件下，H.265的码率减半。国内最新的视频编码标准AVS2也正在制定中，相对于上一代视频编码标准AVS1(编码效率与H.264相近)，在同等主观观看视觉质量的条件下，AVS2也做到了码率减半。

可见，如何从各种方面提高图像或视频数据的编码和压缩效率，成了现代图像或视频编解码技术的一个研究和开发热点。

发明内容

本发明的目的旨在进一步提高图像或视频数据的编码和压缩效率。

根据本发明的第一方面，提供一种图像和视频编码方法。在该方法中，将原始图像或视频帧分割成编码单位；对经分割处理的编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位，其中预测使用的相邻像素是未经滤波的解码重建值，该解码重建值由相邻像素的重建值进行插值计算得到；根据经预测的编码单位内的预测像素的统计特性选择滤波方式，并根据噪声模型估计噪声方差，设计具有针对性的阈值以对所述经预测的编码单位进行滤波，该滤波为自适应样本偏置，执行该滤波操作的滤波器为边缘偏置型，滤波器包括水平、垂直、45°、135°四个方向的子类型，对于给定的子类型通过使用四个不同的梯度图案之一来将像素的值与其相邻的两个进行比较获得偏置，滤波器被设计成将偏置添加到经预测的编码单位以减少失真；以及将所述经分割处理的编码单位与滤波后的所述经预测的编码单位作减法，生成编码单位残差；其中，编码单位为HEVC/H.265视频编解码标准中的编码单元CU或预测单元PU。

在本发明的一个实施方式中，所述图像和视频编码方法进一步包括：根据所述经预测的编码单位内的预测像素的方向特性选择滤波方式。

在本发明的一个实施方式中，所述滤波可以为采用自适应样本偏置SAO。

根据本发明的第二方面，提供一种图像和视频解码方法。在该方法中，从图像和视频数据的编码码流中识别编码单位和编码单位残差；对编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位，其中预测使用的相邻像素是未经滤波的解码重建值，该解码重建值由相邻像素的重建值进行插值计算得到；根据经预测的编码单位内的预测像素的统计特性选择滤波方式，并根据噪声模型估计噪声方差，设计具有针对性的阈值以对所述经预测的编码单位进行滤波，该滤波为自适应样本偏置，执行该滤波操作的滤波器为边缘偏置型，滤波器包括水平、垂直、45°、135°四个方向的子类型，对于给定的子类型通过使用四个不同的梯度图案之一来将像素的值与其相邻的两个进行比较获得偏置，滤波器被设计成将偏置添加到经预测的编码单位以减少失真；以及将滤波后的所述经预测的编码单位与所述编码单位残差作加法，获得重建的所述编码单位；其中，编码单位为HEVC/H.265视频编解码标准中的编码单元CU或预测单元PU。

根据本发明的第三方面，提供一种图像和视频编码设备。该编码设备包括：分割单元，用于将原始图像或视频帧分割成编码单位；帧内预测单元，用于对经分割处理的编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位，其中预测使用的相邻像素是未经滤波的解码重建值，该解码重建值由相邻像素的重建值进行插值计算得到；滤波单元，用于根据经预测的编码单位内的预测像素的统计特性选择滤波方式，并根据噪声模型估计噪声方差，设计具有针对性的阈值以对所述经预测的编码单位进行滤波，该滤波为自适应样本偏置，执行该滤波操作的滤波器为边缘偏置型，滤波器包括水平、垂直、45°、135°四个方向的子类型，对于给定的子类型通过使用四个不同的梯度图案之一来将像素的值与其相邻的两个进行比较获得偏置，滤波器被设计成将偏置添加到经预测的编码单位以减少失真；以及残差生成单元，用于将所述经分割处理的编码单位与滤波后的所述经预测的编码单位作减法，生成编码单位残差；其中，编码单位为HEVC/H.265视频编解码标准中的编码单元CU或预测单元PU。

根据本发明的第四方面，提供一种图像和视频解码设备。该解码设备包括：解码单元，用于从图像和视频数据的编码码流中识别编码单位和编码单位残差；帧内预测单元，用于对编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位，其中预测使用的相邻像素是未经滤波的解码重建值，该解码重建值由相邻像素的重建值进行插值计算得到；滤波单元，用于根据经预测的编码单位内的预测像素的统计特性选择滤波方式，并根据噪声模型估计噪声方差，设计具有针对性的阈值以对所述经预测的编码单位进行滤波，该滤波为自适应样本偏置，执行该滤波操作的滤波器为边缘偏置型，滤波器包括水平、垂直、45°、135°四个方向的子类型，对于给定的子类型通过使用四个不同的梯度图案之一来将像素的值与其相邻的两个进行比较获得偏置，滤波器被设计成将偏置添加到经预测的编码单位以减少失真；以及重建单元，用于将经滤波后的所述经预测的编码单位与所述编码单位残差作加法，获得重建的所述编码单位；其中，编码单位为HEVC/H.265视频编解码标准中的编码单元CU或预测单元PU。

根据本发明的各种实施方式，可以根据图像或视频帧的编码块的未经任何处理的(经重建的)相邻像素作帧内像素预测，并且在生成帧内预测像素块后，首先在预测块内的像素上进行滤。从而能够使得经滤波的预测块和当前编码块的残差更小，以进一步提高压缩和编码效率。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施方式的特征、优点及其他方面将变得更加明显。在附图中：

图1-图8示出根据本发明实施方式的一些视频编码原理；

图9是根据本发明实施方式的图像和视频编码方法的流程图；以及

图10根据本发明实施方式的图像和视频编码设备的框图。

图11是根据本发明实施方式的图像和视频解码方法的流程图；以及

图12根据本发明实施方式的图像和视频解码设备的框图。

具体实施方式

下文将结合附图参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。

在本公开中，术语“编解码”是指发生在编码器处的编码和发生在解码器处的解码。类似地，术语编解码器是指编码器、解码器、或者组合的编解码器。术语编解码器、编码器、解码器都指的是设计用于与本公开一致的对图像或视频数据进行编解码(编码或解码)的特定机器。

应当理解，虽然在下文中主要是以在编码器执行的编码来描述本发明的各种实施方式，但是所描述的各种实施方式的逆过程也可以应用于在解码器执行的解码。

现代视频编码技术一般会把当前编码帧划分成互不重合的编码单位，这个编码单位可以是AVC/H.264或AVS1中的宏块(MB，macro block)，也可以是HEVC/H.265或AVS2中的编码单元(CU，coding unit)。为了适应于具体的视频内容，编码单位还可以进一步作子划分，在此定义为编码子单位。

现代视频编码技术还采用帧内预测技术，其中利用视频信号的空间和时间冗余性来达到信息压缩的目的：在压缩当前的编码单位或编码子单位时，利用其周围已编码的像素信息对当前的编码单位或编码子单位中的像素值作预测。预测过程一般是使用某几种预先定义的预测算法在邻近像素的基础上，生成当前编码单位/子单位的一个预测像素块。根据对率失真性能的评估，编码器选择效率最高的预测模式。

AVC/H.264是一种在块处理中使用变换编解码的已建立视频压缩标准。在AVC/H.264中，图像被划分成16×16像素的宏块(MB)。每个MB经常被进一步划分成更小的块。使用图像内或图像间预测来预测大小等于或者小于一个MB的块，并且将连同量化的空间变换应用到预测残差。通常使用熵编解码方法(例如，可变长度编解码或算术编解码)来对经量化的残差变换系数进行编码。

开发以接替AVC/H.264的国际视频编解码标准HEVC/H.265将变换块的大小扩展至64×64像素以使得高清视频编解码受益，其中也将图像和视频帧划分成编码单元和预测单元。

在以上的AVC/H.264和HEVC/H.265标准中，如前所述，都使用了帧内预测技术。与此有关的编码端的具体操作包括：1)编码所使用的预测模式的索引；2)当前编码单位/子单位与预测像素块作差，得到残差块；3)对残差块做变换、量化、和熵编码。解码端的对应操作包括：1)解码预测模式的索引，根据索引得到预测模式，并计算相应的帧内预测块；2)熵解码变换系数、逆量化、逆变换得到残差块；3)相加预测块和残差块得到重建的像素块。

用来预测当前编码单位/子单位的相邻像素由此前的编码单位/子单位解码重建而得到。由于压缩过程中信息的损伤，用这些有损伤的相邻像素预测产生的预测像素块也就包含了信息的损伤。为了减小这些损伤带来的影响，一些编码算法(包括HEVC/H.265)通过在用来在经预测的当前编码单位/子单位的像素上做滤波的方法提高压缩性能。

下面将结合HEVC/H.265国际标准来介绍本发明提出的预测和滤波处理。在下文中，如无特别说明，本发明使用的诸如编码树单元CTU、最大编码单元LCU、编码单元CU、预测单元PU、变换单元TU等术语继承HEVC/H.265标准中对这些术语的定义和描述。然而，应当理解，本发明实施方式所描述的编解码方法可以理解为对HEVC/H.265国际标准的一个细节的改进，但是也可以独立于HEVC/H.265标准而应用于其他的高清视频编码(HEVC)实施方案中，例如，可以用于改进AVC/H.264视频编解码国际标准中的帧内像素预测。

对HEVC/H.265国际标准的描述可以具体参考国际电信联盟远程通信标准化组织ITU-T所公布的H.265文档，标题为“High efficiency video coding”，可以从网址http://www.itu.int/rec/T-REC-H.265-201304-S获得。为了本申请公开内容的完整性，将上述文献的全部内容通过引用的方式并入本文。本文并不旨在就HEVC/H.265国际标准任何细节进行描述，本领域技术人员知道如何在该标准的公布文档中找到更多的细节。

HEVC/H.265是基于块的混合空间和时间预测编解码方法。在HEVC/H.265中，输入图像首先被划分成方形的最大编码单元LCU、或称作编码树单元CTU，如图1所示。不同于其中基本编码单元是16×16像素的宏块的H.264视频编码标准，在HEVC中，CTU可以大至64×64像素。一个LCU可以被分割成四个方形的编码单元CU，CU的尺寸可以是LCU尺寸的四分之一；一个LCU也可以不被分割，直接被视为一个CU，具体视该LCU所在区域的输入图像的情况而定。每个CU可以进一步被分割成四个更小的CU，其尺寸是原CU尺寸的四分之一。可以重复分割过程直至满足一定标准。图2示出划分成CU的一个LCU的示例。在一般情况下，对于HEVC/H.265，使用的最小CU(例如，如下文进一步详述的叶子节点)被认为是一个基本编码CU。

LCU如何被分割成CU可以通过四叉树来表示。在四叉树的每个节点处，如果节点被进一步分割成子节点，则分割标识SF被设置为1。否则，将标识SF设置为0。例如，图2的LCU划分可以通过图3的四叉树来表示。

未被分割的节点(例如，在给定四叉树中对应于终端或叶子节点的节点)可以包括一个或多个预测单元PU。通常而言，PU表示对应CU的全部或一部分，并且包括用于出于针对CU执行预测的目的而获取对于PU的参考样本的数据。因此，在四叉树的每个叶子节点处，2N×2N的CU(例如，图2中左上角所示的CU)可以具有四种可能的图案(N×N,N×2N,2N×N,2N×2N)之一，如图4所示。虽然针对2N×2N的CU进行示出，但是可以使用具有不同的尺寸和对应图案(例如，正方形或矩形)的其他PU，如图5所示。

现在参考图5，其针对PU的不同的编码结构。针对帧内编码，可以使用尺寸为2N×2N和N×N的PU。针对帧间编码，可以使用尺寸为2N×2N、2N×N、N×2N、N×N的PU。如上所述，如果以帧内模式对PU进行编码，则每个PU可以具有它自己的空间预测方向。如果以帧间模式对PU进行编码，则每个PU可以具有它自己的运动矢量和相关联的参考图像。

CU可以被在空间上进行帧内预测编码。如果CU被以帧内模式进行编解码，则CU的每个PU可以具有它自己的空间预测方向。通常而言，在帧内预测编码中，在帧中的相邻块之间存在高层级的空间相关性。因此，可以从附近的经编码或经重构的像素块来预测当前像素块，从而产生了帧内预测。在一些实施例中，可以通过定位在当前块上方或者其左边的先前编码的样本的加权平均来形成预测。编码器可以选择使原始和预测之间的差异和成本最小化的模式，并且在控制数据中用信号发送该选择。

在进行帧内预测或帧间预测编码以产生预测数据和残差数据之后，并且在进行任何变换(比如在H.264/AVC中使用的4×4或8×8整数变换或离散余弦变换(DCT))以产生变换系数之后，可以执行变换***的量化。量化一般是指对变换系数进行量化从而有可能减小用来表示***的数据量的过程，例如通过将高精度变换系数转换成有限数目的可能值。

每个CU还可以被划分成变换单元TU。在一些实施例中，对一个或多个TU执行块变换操作以对该块内的像素进行去相关，并且将块能量压缩成变换块的低阶系数。现代视频编解码器一般会定义多种尺寸的变换。一个视频编解码器所支持的变换的多少和大小受实际应用的影响，同时也有实现成本等的考虑。TU可支持4×4至32×32的编码变换，TU的最大尺寸(即，最大变换尺寸)可以在编解码***中进行预先设定。

在一些实施例中，可以应用一个8×8或4×4的变换。在其它实施例中，可以将不同尺寸的块变换的集合应用到CU，如图6所示，其中左边的块是被划分成PU的一个CU，右边的块是关联的TU集合。CU内的每个块变换的尺寸和位置由一个单独的四叉树来描述。图7示出在图6的例子中用于CU的TU的四叉树表示法。如所理解的，CU、PU和TU尺寸可以是N×N或者M×N，其中N≠M，N和M为2的幂次方，例如4、8、16、32、64。

可以针对不同的目的来使用任何给定的CU的TU和PU。TU通常被用于变换、量化、和编码操作，而PU通常被用于空间和时间预测。对于给定CU，未必存在PU的数目和TU的数目之间的直接关系。

图像或视频中像素块可以包括像素域中的像素数据的块或者变换域中的变换系数的块，例如，在将比如DCT、整数变换、小波变换、或者概念上相似变换的变换应用于针对给定像素数据块的残差数据之后，其中残差数据表示针对该块的像素数据和针对该块生成的预测数据之间的像素差异。在一些情况下，像素块可以包括变换域中的量化的变换系数块，其中在将变换应用到针对给定视频数据的残差数据之后，所得到的变换系数也被量化。在视频编码中，量化是引入了损失的步骤，从而能够建立比特率和重构质量之间的平衡。

对像素块进行分块为基于块的视频编解码技术中的重要目的服务。使用较小的块来编解码视频数据可以导致更好地预测针对包括高层级的细节的视频帧的位置的数据，并且因此可以减少由残差数据表示的最终误差(例如，预测数据与源视频数据的偏差)。通常而言，预测通过对各种尺寸的样本块之间的相关性进行建模来利用视频序列中的空间或时间冗余，从而仅实际的和预测的信号之间的小的差异需要被编码。根据已经被编码的样本来创建针对当前块的预测。虽然有可能减少残差数据，然而，这样的技术可能需要额外的语法信息来指示较小的块如何相对于视频帧被分块，并且可能导致增加的经编解码的视频比特率。因此，在一些技术中，块分块可能取决于相对由于额外的语法信息而引起的经编解码的视频数据中的比特率的最终增加而对残差数据中的所期望的减少的平衡。

图8示出了根据HEVC/H.265标准的用于编码和/或解码预测单元的示图。如图8所示，给定当前PU，用x表示，则可以通过帧内预测(或者帧间)预测来首先获得预测PU，用x’表示。预测PU、x’然后可以被从当前PU、x中减去，产生PU残差，用e表示。通过对与CU相关联的PU残差、e进行分组而生成的CU残差然后可以通过变换进行变换，每次一个TU，产生变换域中的PU残差，用E表示。所述变换可以例如使用正方形或者非正方形的块变换。

PU残差、E然后可以通过量化器模块118进行量化，从而将高精度变换系数转换成有限数目的可能值。如应当理解的，量化是有损操作，并且量化损失通常无法恢复。

经量化的系数然后可以通过熵编解码模块120进行熵编解码，产生最后的压缩比特。应当注意，取决于所执行的编解码标准，以上描述的预测、变换、和量化可以针对任何视频数据块来执行，例如，针对CU的PU或TU，或者针对宏块。

为了促进时间和空间预测，还可采取经量化的变换系数E，并且利用逆量化模块122对其进行逆量化，从而产生经逆量化的变换系数E’。经逆量化的变换系数然后通过逆变换模块124进行逆变换，产生经重构的PU残差，用e’表示。经重构的PU残差、e’然后在时间上或在空间上被加入到相应的预测PU、x’，以形成经重构的PU，用x”表示。

可以在经重构的预测单元PU、x”上执行去块滤波(“DFB”)操作，以首先减少块效应。可以在完成针对经解码的图像的去块滤波操作之后有条件地执行样本自适应偏置(“SAO”)过程，这补偿经重构的像素与原始像素之间的像素值偏置。在一些实施例中，DBF操作和SAO过程都通过自适应环路滤波器功能来实现，该自适应环路滤波器功能可以通过环路滤波器模块126在经重构的PU之上有条件地执行。在一些实施例中，自适应环路滤波器函数最小化在输入和输出图像之间的编解码失真。在一些实施例中，环路滤波器模块126在图像间预测环路期间工作。如果经重构的图像是参考图像，则它们可以被存储在参考缓冲器128中用于将来的时间预测。

HEVC指定与首先应用的DBF和之后应用的SAO滤波器按顺序应用的两个环路滤波器。DBF类似于MPEG-4AVC/H.264所使用的，但是具有更简单的设计和对于并行处理的更好的支持。在HEVC/H.265中，DBF仅适用于8×8的样本格，而利用MPEG-4AVC/H.264，DBF适用于4×4样本格。DBF使用8×8的样本格，因为它不会导致明显的退化并且显著地改善并行处理，这是因为DBF不再导致与其他操作的级联相互作用。另一个变化是HEVC只允许0到2的三个DBF强度。HEVC还要求DBF首先对图像应用针对垂直边缘的水平滤波，并且仅在那之后，它对图像应用针对水平边缘的垂直滤波。这允许多个并行线程被用于DBF。

SAO滤波过程在DBF之后应用，并且被进行以通过使用例如包括一些参数的查找表来允许更好的重构原始信号幅度，所述参数基于由编码器进行的直方图分析。SAO滤波器有两种基本类型，分别是边缘偏置(“EO”)型和带偏置(“BO”)型。SAO类型之一可以被逐CTB应用。EO类型具有对应于沿着四个可能的方向(例如，水平、垂直、135度和45度)的处理的四个子类型。对于给定的EO子类型，EO处理通过使用四个不同的梯度图案之一来将像素的值与其邻居的两个进行比较来进行操作。将偏置应用于四个梯度图案中的每个图案中的像素。对于不是梯度图案之一中的像素值，不应用偏置。BO处理直接基于被分割成32个带的样本幅度。将偏置应用于32个带中的16个带中的像素，其中16个带的群组对应于BO子类型。SAO滤波器处理被设计成通过将偏置添加到样本值来与原始信号相比较减少失真。它可以增加边缘的清晰度并且减少振铃和脉冲假象。

本领域技术人员将理解，在解码器处，可以执行如上所描述的过程的逆过程。

发明人认识到，在上述针对预测单元PU的处理过程中，经重构的预测单元PU、x”(并非原始编码的块)是通过对相邻像素的重建值进行插值计算等而获得的。然而，发明人期望能够进一步减少残差数据。

根据本发明的实施方式，可以根据图像或视频帧的编码块的未经任何处理的(经重建的)相邻像素作帧内像素预测，并且在生成帧内预测像素块后，首先在预测块内的像素上进行滤波。由于直接对帧内预测后的像素块进行滤波，因而能够使得滤波后的的预测块和当前编码块的残差更小。

举例而言，对于图8所示的，在产生PU残差、e时，可以增加首先对预测PU、x’应用滤波的步骤。

应当注意，本发明的实施方式是针对帧内预测而提出的，其中使用的相邻像素是未经任何处理的解码重建值，其并未经过滤波，因此并不旨在将本发明的实施方式应用关于帧间滤波，因为帧间滤波中所使用的相邻像素已经经过了至少一次的滤波。

因此，根据本发明的实施方式，提出一种图像和视频编码方法90，如图9所示，其示意出了该图像和视频数据方法的流程图。该方法90包括步骤：

S910：将原始图像或视频帧分割成编码单位；

S920：对经分割处理的编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位；

S930：对所述经预测的编码单位进行滤波；以及

S940：将所述经分割处理的编码单位与滤波后的所述经预测的编码单位作减法，生成编码单位残差。

之后，可选地，经过变换、量化、和熵编码等操作，可以将滤波后的经预测的编码单位和所述残差编码进编码码流中。

在一个实施例中，可以根据预测块内的预测像素的统计特性，定义多种滤波方式。例如，如果当前编码单位/子单位内的预测像素的统计特性表现为一致、平滑，则可以使用严格的滤波标准，去除预测结果中的所有的被视为噪声的高频成分；反之，如果当前编码单位/子单位内的预测像素的统计特性表现为较不平滑，则可以使用相对宽松的滤波标准，保留一定程度的高频成分。再例如，可以根据噪声模型估计噪声方差，设计具有针对性的阈值进行滤波。

在一个实施例中，可以根据预测块内的预测像素的方向特性，定义相应的滤波方式。针对当前编码单位/子单位执行的空间预测方向可以包括水平、垂直、45度对角、135度对角、平面等。例如，空间预测针对亮度PU和色度PU可以被不同地执行。

在一个实施例中，针对未经任何处理的相邻像素所进行的滤波可以包括广义上的线性/非线性操作，例如，自适应样本偏置(SAO)等。滤波器可以设计的复杂，也可以设计的简单，本发明对此不做限制。

根据本发明的实施方式，还提出一种图像和视频编码设备100，如图10所示，其示意出了该图像和视频编码设备的框图，其包括：

分割单元1010，用于将原始图像或视频帧分割成编码单位；

帧内预测单元1020，用于对经分割处理的编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位；

滤波单元1030，用于对所述经预测的编码单位进行滤波；以及

残差生成单元1040，用于将所述经分割处理的编码单位与滤波后的所述经预测的编码单位作减法，生成编码单位残差。

根据本发明的实施方式，还提出一种图像和视频解码方法110，作为与图像和视频编码方法90相对应的逆过程。如图11所示，其示意出了该图像和视频解据方法的流程图。该方法110包括步骤：

S1110：从图像和视频数据的编码码流中识别经分割处理的编码单位和编码单位残差；

S1120：对经分割处理的编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位；

S1130：对所述经预测的编码单位进行滤波；以及

S1140：将滤波后的所述经预测的编码单位与所述编码单位残差作加法，获得重建的编码单位。

根据本发明的实施方式，还提出一种图像和视频解码设备120，如图12所示，其示意出了该图像和视频解码设备的框图，其包括：

解码单元1210，用于从图像和视频数据的编码码流中识别经分割处理的编码单位和编码单位残差；

帧内预测单元1220，用于对经分割处理的编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位；

滤波单元1230，用于对所述经预测的编码单位进行滤波；以及

重建单元1240，用于将滤波后的所述经预测的编码单位与所述编码单位残差作加法，获得重建的所码单位。

应当理解，本发明实施方式中的编码单位可以是整个图像或者视频帧，可以是AVC/H.264标准下的宏块MB，或者可以是HEVC/H.265标准下的编码单元CU、子CU、预测单元PU、或子PU。每个编码单位作为图像或者视频帧的可独立编解码单位。

应当理解，附图中描绘为功能块的元件可以被实现为硬件、软件、或它们的组合。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

此外，本发明的实施方式可以被采用在诸如个人计算机、智能电话、或平板计算机等***上。

已经出于示出和描述的目的给出了本发明的说明书，但是其并不意在是穷举的或者限制于所公开形式的发明。本领域技术人员可以想到很多修改和变体。在不脱离本发明精神的前提下，做出的所有修改和替换都将落入所附权利要求定义的本发明保护范围内。

Claims (6)

1.一种图像和视频编码方法，包括：

将原始图像或视频帧分割成编码单位；

对经分割处理的编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位，其中所述预测使用的相邻像素是未经滤波的解码重建值，所述解码重建值由所述相邻像素的重建值进行插值计算得到；

根据所述经预测的编码单位内的预测像素的统计特性选择滤波方式，并根据噪声模型估计噪声方差，设计具有针对性的阈值以对所述经预测的编码单位进行滤波，所述滤波为自适应样本偏置，执行所述滤波操作的滤波器为边缘偏置型，所述滤波器包括对应水平、垂直、45°、135°四个方向的子类型，对于给定的子类型通过使用四个不同的梯度图案之一来将像素的值与其相邻的两个进行比较获得偏置，所述滤波器被设计成将偏置添加到所述经预测的编码单位以减少失真；以及

将所述经分割处理的编码单位与滤波后的所述经预测的编码单位作减法，生成编码单位残差；

其中，所述编码单位为HEVC/H.265视频编解码标准中的编码单元CU或预测单元PU。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：

根据所述经预测的编码单位内的预测像素的方向特性选择滤波方式。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述滤波为采用自适应样本偏置SAO。

4.一种图像和视频解码方法，包括：

从图像和视频数据的编码码流中识别编码单位和编码单位残差；

对所述编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位，其中所述预测使用的相邻像素是未经滤波的解码重建值，所述解码重建值由所述相邻像素的重建值进行插值计算得到；

根据所述经预测的编码单位内的预测像素的统计特性选择滤波方式，并根据噪声模型估计噪声方差，设计具有针对性的阈值以对所述经预测的编码单位进行滤波，所述滤波为自适应样本偏置，执行所述滤波操作的滤波器为边缘偏置型，所述滤波器包括对应水平、垂直、45°、135°四个方向的子类型，对于给定的子类型通过使用四个不同的梯度图案之一来将像素的值与其相邻的两个进行比较获得偏置，所述滤波器被设计成将偏置添加到所述经预测的编码单位以减少失真；以及

将滤波后的所述经预测的编码单位与所述编码单位残差作加法，获得重建的编码单位；

其中，所述编码单位为HEVC/H.265视频编解码标准中的编码单元CU或预测单元PU。

5.一种图像和视频编码设备，包括：

分割单元，用于将原始图像或视频帧分割成编码单位；

帧内预测单元，用于对经分割处理的编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位，其中所述预测使用的相邻像素是未经滤波的解码重建值，所述解码重建值由所述相邻像素的重建值进行插值计算得到；

滤波单元，用于根据所述经预测的编码单位内的预测像素的统计特性选择滤波方式，并根据噪声模型估计噪声方差，设计具有针对性的阈值以对所述经预测的编码单位进行滤波，所述滤波为自适应样本偏置，执行所述滤波操作的滤波器为边缘偏置型，所述滤波器包括对应水平、垂直、45°、135°四个方向的子类型，对于给定的子类型通过使用四个不同的梯度图案之一来将像素的值与其相邻的两个进行比较获得偏置，所述滤波器被设计成将偏置添加到所述经预测的编码单位以减少失真；以及

残差生成单元，用于将所述经分割处理的编码单位与滤波后的所述经预测的编码单位作减法，生成编码单位残差；

其中，所述编码单位为HEVC/H.265视频编解码标准中的编码单元CU或预测单元PU。

6.一种图像和视频解码设备，包括：

解码单元，用于从图像和视频数据的编码码流中识别编码单位和编码单位残差；

帧内预测单元，用于对所述编码单位进行帧内像素预测，生成经预测的编码单位，其中所述预测使用的相邻像素是未经滤波的解码重建值，所述解码重建值由所述相邻像素的重建值进行插值计算得到；

滤波单元，用于根据所述经预测的编码单位内的预测像素的统计特性选择滤波方式，并根据噪声模型估计噪声方差，设计具有针对性的阈值以对所述经预测的编码单位进行滤波，所述滤波为自适应样本偏置，执行所述滤波操作的滤波器为边缘偏置型，所述滤波器包括对应水平、垂直、45°、135°四个方向的子类型，对于给定的子类型通过使用四个不同的梯度图案之一来将像素的值与其相邻的两个进行比较获得偏置，所述滤波器被设计成将偏置添加到所述经预测的编码单位以减少失真；以及

重建单元，用于将滤波后的所述经预测的编码单位与所述编码单位残差作加法，获得重建的编码单位；

其中，所述编码单位为HEVC/H.265视频编解码标准中的编码单元CU或预测单元PU。