[发明专利]自适应环路滤波方法和设备

说明书

本发明实施方式公开了用于视频图像编解码的自适应环路滤波方法和设备，以及使用自适应环路滤波来处理编码的视频图像的方法和设备。对于自适应环路滤波，构建十字线型滤波形状与正方形滤波形状在中心处叠加的最终滤波形状，其中所述十字线型滤波形状在水平方向上的样本窗口数目大于在竖直方向上的样本窗口数目。根据本发明实施方式的自适应环路滤波，在提高图像质量的同时，硬件消耗最低。

技术领域

本发明涉及多媒体领域中的视频图像编解码的技术领域，尤其涉及一种视频图像编解码中使用的自适应环路滤波方法和设备以及使用自适应环路滤波来处理编码的视频图像的方法和设备。

背景技术

现代视频编解码技术都使用基于块的预测和量化的块变换。一般把当前编码帧划分成互不重合的编码单元，这个编码单元可以是AVC/H.264(运动图像专家组高级视频编码MPEG-4AVC)或AVS1(国内视频编码标准第1版)中的宏块(MB，macro block)，也可以是HEVC/H.265(High Efficiency Video Coding；高效率视频编解码)或AVS2(国内视频编码标准第2版)中的编码单元(CU，coding unit)。编码单元还可以进一步作子划分为编码子单元。利用基于块的预测，重建的像素块可以用来预测其他像素块。基于块的预测和量化的块变换的使用可以导致沿区块边界的块效应以及区块内部的噪声等原始图像信息的损失。

在HEVC/H.265和AVS2标准中，采用了自适应环路滤波(ALF)来进一步消除区块内部的噪声，改善重建图像的质量，提高预测效率。ALF技术通过编码滤波形状和滤波系数，在解码器处对重建图像进行滤波，降低解码图像中的压缩失真，并为后续编解码图像提供高质量的预测参考图像，从而进一步提高压缩效率。滤波系数的构建使得重建图像与原始图像之间的均方差(MSE)达到最小。但是，ALF是这些编解码系统中的编码时间最长、计算量最大、复杂度最高的部分。为此，现有的ALF算法通常是在重建图像质量与ALF算法的复杂度、计算量、压缩效率等方面进行均衡。AVS2标准中的ALF相对于HEVC/H.265中的ALF已经进行了一定的简化。

另外，视频编码器和解码器通常是由硬件实现的，但是，现有的各种ALF算法并未朝着有利于硬件实现的方向进行设计和开发。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种改进的自适应环路滤波方法，其在提高图像质量的同时，在硬件实现时代价更小。

根据本发明的第一方面，提供一种用于视频图像编解码的自适应环路滤波方法，适用于4k的超清图像。该方法包括：将重建图像划分为多个区块；以及针对所述多个区块中的每个区块，根据一定的滤波形状和滤波系数进行滤波，所述滤波形状由多个样本窗口构成，每个样本窗口用于选择对应位置的像素，并且设置有一个滤波系数，所述滤波系数被设计成使得所述重建图像与原始图像之间的均方差最小，针对多个区块中的每个区块，根据一定的滤波形状和滤波系数进行滤波包括：针对当前区块中的当前像素，根据滤波形状选择当前像素进行滤波所使用的周围像素，把周围像素与相应的滤波系数相乘之和得到的新的像素来代替当前像素。对于所述多个区块中的一个区块，构建十字线型滤波形状与正方形滤波形状在中心处叠加的最终滤波形状，最终滤波形状为相对于竖直方向更多地选取水平方向上的像素的非对称结构。所述十字线型滤波形状在水平方向上的样本窗口数目大于在竖直方向上的样本窗口数目，对应于最终滤波形状的样本窗口的滤波系数是关于最终滤波形状中心对称或者象限对称的，其中，构成所述最终滤波形状的十字线型滤波形状为9×7尺寸，并且构成所述最终滤波形状的正方形滤波形状为3×3尺寸；或者，构成所述最终滤波形状的十字线型滤波形状为7×5尺寸，并且构成所述最终滤波形状的正方形滤波形状分别为3×3尺寸。