CN105872538A - 时域滤波方法和时域滤波装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种时域滤波方法和时域滤波装置，其中的时域滤波方法包括：根据编码器的编码参数更新时域滤波的滤波参数；以及采用所述更新后的滤波参数对滤波块进行时域滤波。本发明实施例提供的时域滤波方法和时域滤波装置，可根据编码器的编码参数实现自适应的时域滤波，提高了现有的滤波方式的滤波效率，一定程度上降低了编码器的运算复杂度。

Description

时域滤波方法和时域滤波装置

技术领域

本发明涉及视频编码技术领域，具体涉及一种时域滤波方法和时域滤波装置。

背景技术

视频质量是在视频应用推广中最重要的评价指标，但视频在采集的过程中，因为各种各样的原因，会引入不同程度的噪声。这些噪声不一定可以被肉眼观察到。因此视频图像一般都需要进行滤波后再进入编码器，这些滤波过程包括空域滤波和时域滤波等。

近年来，在新一代视频压缩标准中，为了改善主观质量，一系列后处理滤波方法被开发出来，如sao(sample adaptive offset)和alf(adaptive loopfilter)等，在实际应用中也取得了不错的效果。但这些后处理方法针对的是编码器产生的噪声或偏差，并不针对输入图像噪声，也没有减轻编码器的压力。另一方面，虽然对输入图像的时空域滤波也有很多，但都与编码器的编码过程无关，并没有和编码器的编码参数进行有机的结合。

图1所示为现有技术提供的一种时域滤波的流程示意图。时域滤波一般是对连续的输入帧图像进行滤波，如果考虑低延迟，可不考虑后向滤波。例如，如果当前图像为p(t)，前一帧图像为p(t-1)，则前第n帧图像为p(t-n)。假定时域滤波的长度为n帧图像，那么时域滤波的过程其实是先从p(t)…p(t-n)图像中各自选取相应的匹配块，然后依据p(t)…p(t-n)图像中各自匹配块的内容来判定p(t)…p(t-n)图像各自的滤波权重，最后再利用p(t)…p(t-n)图像中各自的匹配块内容和各自的权重进行叠加运算，从而产生新的图像P(t)进入编码器进行编码，并最终形成压缩图像。由此可见，现有技术中的滤波过程与编码过程是相互独立的，这势必会造成滤波运算量较大、滤波效率低、滤波方式不合理以及滤波效果差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种时域滤波方法和时域滤波装置，可根据编码器的编码参数实现自适应的时域滤波，提高了现有的滤波方式的滤波效率，一定程度上降低了编码器的运算复杂度。

本发明一实施例提供的一种时域滤波方法包括：

根据编码器的编码参数更新时域滤波的滤波参数；以及

采用所述更新后的滤波参数对滤波块进行时域滤波。

进一步地，根据编码器的编码参数更新时域滤波的滤波参数包括：

根据编码器的编码参数确定时域滤波的滤波块的大小；和/或

根据编码器的编码参数修正时域滤波的匹配块的滤波权重。

进一步地，所述编码器的编码参数包括：编码器进行帧间预测时的细分单元信息；其中，

根据编码器的编码参数确定时域滤波的滤波块的大小包括：根据编码器进行帧间预测时的细分单元信息确定时域滤波的滤波块的大小。

进一步地，根据编码器进行帧间预测时的细分单元信息确定时域滤波的滤波块的大小包括：

选择编码器进行帧间预测时采用次数较多的细分单元大小作为滤波块的大小；或，

选择编码器进行帧间预测时所采用的较大的细分单元大小作为滤波块的大小。

进一步地，所述时域滤波的滤波块的大小并不受限于所述编码器进行帧间预测时的细分单元信息。

进一步地，所述编码器的编码参数包括：量化参数；其中，

根据编码器的编码参数修正时域滤波的匹配块的滤波权重包括：

根据编码器的量化参数以及所述匹配块与所述滤波块之间的匹配误差修正所述匹配块与所述滤波块的相似性程度；以及

根据所述匹配块与所述滤波块的相似性程度确定所述匹配块的滤波权重。

进一步地，根据编码器的量化参数以及所述匹配块与所述滤波块之间的匹配误差修正所述匹配块与所述滤波块的相似性程度包括：

当所述匹配块与所述滤波块之间的匹配误差一定时，所述编码器的量化参数越大，则所述匹配块与所述滤波块的相似性程度越高；和/或，

当所述编码器的量化参数一定时，所述匹配块与所述滤波块之间的匹配误差越大，则所述匹配块与所述滤波块的相似性程度越低。

进一步地，根据所述匹配块与所述滤波块的相似性程度确定所述匹配块的滤波权重包括：所述匹配块与所述滤波块的相似性程度越高，所述匹配块的滤波权重越高，反之，所述匹配块的滤波权重越低。

进一步地，所述方法进一步包括：采用分数像素内插来选择所述时域滤波的匹配块。

本发明一实施例还提供一种时域滤波装置，包括：

滤波参数确定模块，用于根据编码器的编码参数更新时域滤波的滤波参数；以及

滤波模块，用于采用更新后的滤波参数对滤波块进行时域滤波。

本发明实施例提供的一种时域滤波方法和时域滤波装置，考虑到时域滤波的滤波过程和编码器的编码过程都是按块进行的，因此利用编码器的编码参数先对时域滤波的滤波参数进行更新，然后再利用经过更新后的滤波参数进行滤波，实现了滤波参数和编码器的编码参数的有机结合，可根据编码器的编码参数实现自适应的时域滤波，提高了现有的滤波方式的滤波效率，一定程度上降低了编码器的运算复杂度，降低了后续编码过程中编码器的压力。

附图说明

图1所示为现有技术提供的一种时域滤波方法的流程示意图。

图2所示为本发明一实施例提供的一种时域滤波方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2所示为本发明一实施例提供的一种时域滤波方法的流程示意图。如图2所示，在该时域滤波方法中，考虑到时域滤波的滤波过程和编码器的编码过程都是按块进行的，因此根据编码器的编码参数来更新时域滤波的滤波参数，然后再利用更新后的滤波参数对滤波块进行时域滤波。

具体而言，对于连续输入的帧图像，初始输入的帧图像的滤波参数可采取默认值。当该初始输入的帧图像经过时域滤波进入编码器时，编码器便会读取相应的编码参数(例如，帧间预测的细分单元大小和量化参数等)进行编码，此时该编码参数便会用于更新下一帧图像滤波过程的滤波参数。由于相邻两帧图像的内容一般不会发生突变，因此上一帧图像的编码参数完全可用于更新下一帧图像的滤波参数，以此类推便可实现对连续输入帧图像的滤波过程的不断确定。

在本发明一实施例中，可根据编码器的编码参数进行确定的时域滤波的滤波参数包括：时域滤波的滤波块的大小。如前所述，由于时域滤波的滤波过程和编码器的编码过程都是按块进行的，且编码器的编码参数中编码单元的选取一般与图像内容本身相关(例如编码参数中编码单元的选取与图像中纹理均匀统一的视频对象的大小相对应)，因此利用编码器的编码参数来确定时域滤波的滤波块大小可提高时域滤波的质量和效率，并可降低后续编码过程的压力。

在一进一步实施例中，可以是根据编码器进行帧间预测时的细分单元信息确定时域滤波的滤波块的大小。具体而言，可以先统计编码器进行帧间预测时所采用的各种不同的细分单元，然后按照一定的确定原则根据统计出的这些细分单元确定滤波块的大小。在本发明一实施例中，该确定原则可包括：选取编码器进行帧间预测时采用次数较多的细分单元大小作为滤波块的大小，比如从细分单元集合{block128x128，block 64x64，block 32x32，block16x16，block 8x8}中选择出现次数最多的块类型作为滤波块，从而提高滤波过程的效率。在本发明另一实施例中，该确定原则还可包括：选择编码器进行帧间预测时所采用的较大的细分单元大小作为滤波块的大小，所确定的滤波块越大，滤波过程的速度也越快。

应当理解，由于编码器帧间预测时的细分单元信息根据具体输入图像的内容而定，上述确定原则的具体内容也可根据编码器帧间预测时的细分单元信息而相应组合或调整。例如，当帧间预测采用次数最多的细分单元大小比滤波块的默认大小还要小时，为了保证一定的滤波效率，仍应以滤波块的默认大小为准。再例如，当帧间预测采用次数最多的细分单元大小有两种时，则应以其中较大的细分单元大小为滤波块大小。本发明对根据帧间预测的细分单元信息确定滤波块大小时所采用确定原则的具体内容并不做限定。

还应当理解，虽然在本发明一实施例中，在确定时域滤波的滤波块大小时利用了编码器进行帧间预测时的细分单元信息，但并不意味着时域滤波的滤波块大小就要受限于帧间预测时的细分单元信息，时域滤波的滤波块大小也可能超出该帧间预测时的细分单元信息。例如，虽然通过统计该细分单元信息而得出的采用次数最多的细分单元大小仅为16x 16，但由于当前滤波块所属的区域可能并不是所关注的感兴趣区域，为了保证滤波过程的效率，时域滤波的滤波块大小仍是可大于16x 16的，例如采用32x32。

在本发明一实施例中，为了提高高分辨率视频图像的编码效率及灵活性，编码器进行帧间预测时的最大编码单元信息可被预设在编码结构对象的头信息中，其中，编码器进行帧间预测时的细分单元大小小于等于该最大编码单元大小，编码结构对象的头信息可包括：单帧图像的头信息或多帧图像的共用头信息。由于该预设的最大编码单元信息与编码需求相对应，编码需求又与图像内容相对应，因此根据该最大编码单元信息确定滤波块大小也可相应提高滤波效率，并减轻后续编码的负担。

在本发明一实施例中，可根据编码器的编码参数进行确定的时域滤波的滤波参数包括：时域滤波的匹配块的滤波权重。具体而言，由于滤波权重受匹配块与滤波块的相似性程度影响，因此可根据编码器的编码参数修正时域滤波的匹配块与滤波块的相似性程度，然后再根据该相似性程度确定匹配块的滤波权重。在本发明一实施例中，只有当匹配块与滤波块的相似性程度满足预设的判定标准时才利用匹配块对滤波块进行时域滤波，否则保持滤波块不变。

在一进一步实施例中，编码器的编码参数包括：量化参数，此时根据编码器的编码参数修正时域滤波的匹配块的滤波权重可具体包括：根据编码器的量化参数以及匹配块与滤波块之间的匹配误差修正匹配块的相似性程度，即匹配块与滤波块之间的相似性程度受到编码器的量化参数和匹配误差的影响，然后再根据该相似性程度确定匹配块的滤波权重。具体而言，当匹配块与滤波块之间的匹配误差一定时，编码器的量化参数越大，则匹配块与滤波块的相似性程度越高；当编码器的量化参数一定时，匹配块与滤波块之间的匹配误差越大，则匹配块与滤波块的相似性程度越低。同时，匹配块与滤波块的相似性程度越高，匹配块的滤波权重越高，反之，匹配块的滤波权重越低。

在本发明一实施例中，匹配块与滤波块的相似性程度可通过一个相似性度量参数来表征。若以S表示匹配块的相似性度量参数，以W表示匹配块的滤波权重，以sizeof(block_tf)表示时域滤波的块大小，以qp表示编码器的量化参数，以dev表示匹配块与滤波块之间的匹配误差，则匹配块的滤波权重可表示为：

W＝g(S)，S＝dev/sizeof(block_tf)*f(qp)；

其中，若dev和sizeof(block_tf)都以像素个数计算大小，dev/sizeof(block_tf)所实现的其实是归一化处理。f(qp)代表基于量化参数qp生成的确定值，qp的值越大，则f(qp)的值越小。g(S)为根据S的值得出的滤波权重值。

在上述公式中，当匹配块与滤波块之间的匹配误差一定时，编码器的量化参数越大，则匹配块的相似性度量参数越小，此时说明匹配块与滤波块的相似性程度越高；当编码器的量化参数一定时，匹配块与滤波块之间的匹配误差越大，匹配块的相似性度量参数越大，此时说明匹配块与滤波块的相似性程度越低。当相似性度量参数S的值比较大时，则说明匹配块与滤波块之间的相似度越差，此时匹配块的滤波权重越小；反之，匹配块的滤波权重越大。

在本发明一实施例中，该f(qp)值可根据qp的值查表获取，如下表。

qp	f
		1-30	1
31-40	0.9
		41-55	0.8
56-	0.7

g(S)的值也可根据S的值查表获取，如下表。

S	g
		<＝20	3
<＝40	2
		<＝80	1
>80	0

应当理解，上述用于确定f(qp)和g(S)取值的表的具体映射形式可根据实际的滤波需求而制定，f(qp)和g(S)的具体取值也仅为在同一判定标准下的相对值。由于不同的判定标准下的函数对应关系不同，f(qp)和g(S)的具体取值可能有所不同，本发明对用于确定f(qp)和g(S)取值的表的具体映射形式并不做限定。

还应当理解，在上述公式中相似性度量参数S对匹配块和滤波块之间相似性程度的表征方式也可根据实际需要调整，例如也可以1/S的方式来表征匹配块和滤波块之间相似性程度，此时1/S的数值与权重W就可成正比关系，同时dev和qp对1/S的数值的影响规律也会发生变化。本发明对匹配块和滤波块之间相似性程度的具体参数表征形式并不做限定。

在本发明一实施例中，为了使得像素之间的插值点也能被纳入到滤波块的选择范围内，可采用分数像素内插来选择时域滤波的匹配块，以获得与滤波块相似度更好的匹配块。

由此可见，采用本发明实施例提供的时域滤波方法，实现了滤波参数和编码器的编码参数的有机结合，从而可以根据图像内容进行更为合理的滤波。一则，可根据编码器进行帧间预测时的细分单元信息自适应滤波块的大小，如果选择滤波块越大，则运算复杂度越小，滤波速度越高。二则，可与编码器的量化参数结合，可更加有效地去除时域噪声，一定程度上降低了编码过程中运动估计的次数和判决误差，提高了运动估计性能，减小了预测残差，提高了熵编码的效率。在同等码率下，可以明显提高图像的主观质量，提高了现有的滤波方式的滤波效率，一定程度上降低了编码器的运算复杂度，降低了后续编码过程中编码器的压力。

应当理解，虽然上述实施例描述中仅涉及了量化参数和帧间预测时的细分单元信息两种编码参数，但编码参数的具体内容其实并不限于以上两种。在本发明的其他实施例中，还可以利用编码器的其他编码参数来指导滤波过程，本发明对可利用的编码参数的种类并不做限定。

本发明一实施例还提供一种时域滤波装置，包括：

滤波参数确定模块，用于根据编码器的编码参数确定时域滤波的滤波参数；以及

滤波模块，用于采用确定后的滤波参数对滤波块进行时域滤波。

本发明的教导还可以实现为一种计算机可读存储介质的计算机程序产品，包括计算机程序代码，当计算机程序代码由处理器执行时，其使得处理器能够按照本发明实施方式的方法来实现如本文实施方式所述的时域滤波方法。计算机存储介质可以为任何有形媒介，例如软盘、CD-ROM、DVD、硬盘驱动器、甚至网络介质等。

应当理解，虽然以上描述了本发明实施方式的一种实现形式可以是计算机程序产品，但是本发明的实施方式的方法或装置可以被依软件、硬件、或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行***，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的方法和设备可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的方法和装置可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

还应当理解，为了不模糊本发明的实施方式，说明书仅对一些关键、未必必要的技术和特征进行了描述，而可能未对一些本领域技术人员能够实现的特征做出说明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种时域滤波方法，其特征在于，包括：

根据编码器的编码参数更新时域滤波的滤波参数；以及

采用所述更新后的滤波参数对滤波块进行时域滤波。

2.根据权利要求1所述的时域滤波方法，其特征在于，根据编码器的编码参数更新时域滤波的滤波参数包括：

根据编码器的编码参数确定时域滤波的滤波块的大小；和/或

根据编码器的编码参数修正时域滤波的匹配块的滤波权重。

3.根据权利要求2所述的时域滤波方法，其特征在于，所述编码器的编码参数包括：编码器进行帧间预测时的细分单元信息；其中，

根据编码器的编码参数确定时域滤波的滤波块的大小包括：根据编码器进行帧间预测时的细分单元信息确定时域滤波的滤波块的大小。

4.根据权利要求3所述的时域滤波方法，其特征在于，根据编码器进行帧间预测时的细分单元信息确定时域滤波的滤波块的大小包括：

选择编码器进行帧间预测时采用次数较多的细分单元大小作为滤波块的大小；或，

选择编码器进行帧间预测时所采用的较大的细分单元大小作为滤波块的大小。

5.根据权利要求3所述的时域滤波方法，其特征在于，所述时域滤波的滤波块的大小并不受限于所述编码器进行帧间预测时的细分单元信息。

6.根据权利要求2所述的时域滤波方法，其特征在于，所述编码器的编码参数包括：量化参数；其中，

根据编码器的编码参数修正时域滤波的匹配块的滤波权重包括：

根据编码器的量化参数以及所述匹配块与所述滤波块之间的匹配误差修正所述匹配块与所述滤波块的相似性程度；以及

根据所述匹配块与所述滤波块的相似性程度确定所述匹配块的滤波权重。

7.根据权利要求6所述的时域滤波方法，其特征在于，根据编码器的量化参数以及所述匹配块与所述滤波块之间的匹配误差修正所述匹配块与所述滤波块的相似性程度包括：

当所述匹配块与所述滤波块之间的匹配误差一定时，所述编码器的量化参数越大，则所述匹配块与所述滤波块的相似性程度越高；和/或，

当所述编码器的量化参数一定时，所述匹配块与所述滤波块之间的匹配误差越大，则所述匹配块与所述滤波块的相似性程度越低。

8.根据权利要求6所述的时域滤波方法，其特征在于，根据所述匹配块与所述滤波块的相似性程度确定所述匹配块的滤波权重包括：所述匹配块与所述滤波块的相似性程度越高，所述匹配块的滤波权重越高，反之，所述匹配块的滤波权重越低。

9.根据权利要求1至8中任一所述的时域滤波方法，其特征在于，进一步包括：采用分数像素内插来选择所述时域滤波的匹配块。

10.一种时域滤波装置，其特征在于，包括：

滤波参数确定模块，用于根据编码器的编码参数更新时域滤波的滤波参数；以及

滤波模块，用于采用更新后的滤波参数对滤波块进行时域滤波。