一種適用于hevc標準的去方塊濾波器的濾波方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高清數(shù)字視頻壓縮編解碼【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種適用于HEVC標準的去方塊濾波器的濾波方法。設每幅圖像包括一個亮度分量Y，應兩個色度分量Cb、Cr；在去方塊濾波器模塊中，基于一個quarter-LCU單元進行處理；設需要處理的quarter-LCU的像素點塊有垂直邊和水平邊；本發(fā)明方法的濾波順序為：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(cè)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(cè)的像素點塊，自左至右依次進行濾波。本發(fā)明可以有效地減小對于外部存儲器的讀取次數(shù)，減小處理時間，提高芯片處理能力，從而高效的實現(xiàn)高清視頻的實時編碼。
【專利說明】—種適用于HEVC標準的去方塊濾波器的濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高清數(shù)字視頻壓縮編解碼【技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0002]HEVC(High Efficiency Video Coding)是由國際電信組織(ITU)和運動圖像專家組(MPEG)聯(lián)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。
[0003]基于HEVC的視頻編碼器，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，主要由以下幾個模塊組成:幀內(nèi)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?shù)饶K組成。視頻壓縮編碼的基本過程可以概括如下:1.利用幀內(nèi)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(shù)再進過CABAC (Context-based AdaptiveBinary Arithmetic Coding)熵編碼形成最后的壓縮輸出碼流；4.殘差系數(shù)經(jīng)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。
[0004]HEVC中的處理單元塊引入了四叉樹的結(jié)構(gòu)，圖像處理塊的大小最大為64X64，它還可以繼續(xù)遞歸地劃分為32X32、16X16、8X8、4X4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。
[0005]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(zhì)量和PSNR值(峰值信噪比)。
[0006]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(xiàn)的話，會導致多次從外部存儲器讀取數(shù)據(jù)，同時增加了處理時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提出一種可以克服現(xiàn)有技術(shù)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。
[0008]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(fā)明基于一個quarter-1XU (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。
[0009]設當前需要處理的quarter-1XU的像素點塊表示為C,則Y分量當前需要處理的quarter-1XU的像素點塊共64個，構(gòu)成一個8X8方陣；Cb和Cr分量當前需要處理的quarter-1XU的像素點塊分別為16個，構(gòu)成一個4X4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-1XU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-1XU的像素點塊記為LT ;需要進行濾波的邊為:C的2X2方陣左側(cè)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vl, v2, v3, v4,水平邊自上至下依次記為hi, 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。
[0010]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(cè)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(cè)和右側(cè)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(cè)和下側(cè)相鄰的4x4像素點塊。
[0011]本發(fā)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(cè)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(cè)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:vl，v2, v3, v4,然后是:hl，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。
[0012]本發(fā)明采用適用于HEVC標準的去方塊濾波器的濾波方法，可以有效地減小對于外部存儲器的讀取次數(shù)，減小處理時間，提高芯片處理能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1:HEVC視頻編碼器結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2:去方塊濾波器處理單元。其中，Ca)為Y分量，(b)為Cb分量，(C)為Cr分 量。
[0015]圖3:需要濾波的4x4塊邊。
[0016]圖4:去方塊濾波器濾波順序圖不。其中，(a)為Y分量，(b)為Cb分量，(C)為Cr分量。
【具體實施方式】
[0017]下面通過實例并結(jié)合附圖，進一步具體描述本發(fā)明方法。
[0018]根據(jù)圖3所不，設:
P 3, O, p2, O, pl, O, pO, O,qO, O, ql, 0, q2, 0, q3, 0,
P 3, I, p2, I, pl, I, pO, I,qO,I, ql, I, q2,I, q3, I,
P 3, 2, p2,2, pl, 2, pO, 2,qO, 2, ql, 2, q2, 2, q3, 2,
P 3, 3, p2,3, pl,3, pO,3,qO,3, ql,3, q2,3, q3, 3,
左側(cè)方陣為4x4的P塊中16個相應位置像素點的值；右側(cè)方陣為4x4的Q塊中16個相應位置像素點的值；兩個方陣中，第一行的8個像素點為第一組，第二行的8個像素點為第二組，第三行的8個像素點為第三組，第四行的8個像素點為第四組；
1.對Y分量進行濾波
如圖4中所示，以1，2，......67，68為順序進行濾波,若當前quarter-1XU不是位于該圖像的最右邊，則Y分量的41，50，59，68所處的4x4塊邊不作處理。對其每一個4x4塊邊以如下步驟進行處理。
[0019](I)判斷當前邊是不是預測單元或者變換單元的邊界，是的話，進行步驟(2)，不是的話，當前邊相鄰的P塊和Q塊不處理。
[0020](2)計算當前邊的BS值，BS值的取值方式如表1所示。如果BS>0，進行步驟(3)，不是的話，當前邊相鄰的P塊和Q塊不處理。
[0021]表1 BS值的取法
【權(quán)利要求】
1.一種適用于HEVC標準的去方塊濾波器的濾波方法，設在原始視頻流里，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，基于一個quarter-1XU單元進行處理； 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-1XU的像素點塊共64個，構(gòu)成一個8X8方陣；Cb和Cr分量當前需要處理的quarter-1XU的像素點塊分別為16個，構(gòu)成一個4X4方陣；這些方陣左邊一列quarter-LCU的像素點塊記為L，這些方陣上方一行quarter-LCU的像素點塊記為T，這些方陣左上角一個quarter-1XU的像素點塊記為LT ;需要進行濾波的邊為:C的2X2方陣左側(cè)的邊，即垂直邊，C的2X2方陣上方的邊，即水平邊；其中，水平邊延伸至左邊像素點塊L ；每次濾波是以一個4x4的像素點塊的邊為處理單元,即需要進行濾波的邊為4x4像素點塊的邊，記P塊和Q塊是該邊兩側(cè)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(cè)和右側(cè)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(cè)和下側(cè)相鄰的4x4像素點塊；其特征在于，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(cè)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(cè)的像素點塊，自左至右依次進行濾波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波方法，其特征在于，在Y分量中，垂直邊自左至右依次記為vl，v2，v3，v4，水平邊自上至下依次記為hl，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 ;設:
P 3, O, p2, O, pi, O, pO, O,qO, O, ql, O, q2, 0, q3, 0,
P 3, I, p2, I, pi, I, pO, I,qO, I, ql, I, q2, I, q3, I,
P 3, 2, p2, 2, pi, 2, pO, 2,qO, 2, ql, 2, q2, 2, q3, 2,
P 3, 3, p2, 3, pi, 3, pO, 3,qO, 3, ql, 3, q2, 3, q3, 3, 左側(cè)方陣為4x4的P塊中16個相應位置像素點的值；右側(cè)方陣為4x4的Q塊中16個相應位置像素點的值；兩個方陣中，第一行的8個像素點為第一組，第二行的8個像素點為第二組，第三行的8個像素點為第三組，第四行的8個像素點為第四組； (一)對Y分量,每一個4x4像素點塊的邊的處理步驟如下: (1)判斷當前邊是不是預測單元或者變換單元的邊界，是的話，進行步驟(2)，不是的話，當前邊相鄰的P和Q塊不處理； (2)計算當前邊的BS值，BS值的取值方式如表1所示；如果BS>0，進行步驟(3)，不是的話，當前邊相鄰的P和Q塊不處理； (3)判定公式(I)是否滿足條件，如果滿足，進行步驟(4)，不是的話，當前邊相鄰的P和Q塊不處理； 式(I)中，β 為一常數(shù)，dpO，dp3，dqO，dq3 的值由式(2)，(3)，(4)，(5)得到； (4)判定公式(6)，(7)，(8)是否滿足條件，如果全部滿足，進行步驟(5)，對P和Q塊進行強濾波，如果有一個條件未滿足，進行步驟(6)，對P和Q塊進行弱濾波； 式(6)中 dpO，dqO，dp3，dq3 由式(2)，(3)，(4)，(5)得到；tc 為一常數(shù)； (5)對P和Q塊進行強濾波P和Q塊的第I組的8個像素點強濾波處理過程為:用pO，qO，pi, ql，p2，q2的值替換原來 pO, O, qO, O, pi, 0, ql, 0, p2, 0, q2, 0 的值，pO, qO, pi, ql, p2, q2 的值由式(9), (10),(11)，(12)，(13)，(14)得到； P和Q塊的第2，3，4組的8個像素點的強濾波處理過程與此類似； (6)對P和Q塊進行弱濾波 P和Q塊的第I組的8個像素點弱濾波處理過程為: ①如果式(15)成立，則用p0，qO的值替換原來PO，0，q0，0的值；式(15)中的“的值由式(16)得到，p0，qO的值由式(17)、式(18)得到，Clipl運算代表若表達式中的值小于0，則該值等于0，若大于255，則等于255，否則等于原值；Δ I由式(19)得到，Clip3運算代表式括號中第三個值小于第一個值，則等于第一個值，若大于第二個值，則等于第二個值，否則等于第三個值； ②如果式(15)和(20)同時成立，則用pi的值替換原來pl，O的值;式(20)中的dpO，dp3由式(2)，(3)得到，pl的值由式(21)得到，其中Δ p由式(22)獲得； ③如果式(15)和(23)同時成立，則用ql的值替換原來ql，O的值;式(23)中的dqO，dq3由式(4)，(5)得到；ql的值由式(25)得到，其中Δ q由式(24)獲得； P和Q塊的第2，3，4組的8個像素點的弱濾波處理方法與此類似； (二)對Cb分量，每一個4x4像素點塊的邊的處理步驟如下: (1)判斷當前邊是不是預測單元或者變換單元的邊界，是的話，進行步驟(2)，不是的話，當前邊相鄰的P和Q塊不處理；
(2)Cb分量當前4x4塊邊的BS值為對應的Y分量的4x4塊邊的值，若BS等于2則進行步驟(3)，否則，當前邊相鄰的P和Q塊不處理； (3)對于第I組8個像素點，用p0，q0的值替換原來P0，0，q0，0的值；P0，q0的值由式(26)，(27)得到，其中Δ 2可由式(28)得到； P和Q塊的第2，3，4組的8個像素點的處理方法與此類似； (三)對Cr分量，每一個4x4像素點塊的邊的處理步驟與Cb分量濾波過程類似；
【文檔編號】H04N19/13GK103491372SQ201310399101
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】范益波, 沈蔚煒, 尚青, 曾曉洋 申請人:復旦大學