[发明专利]简化参数环路滤波器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119(e)主张2011年1月18日提交的题为“SIMPLIFYING PARAMETRIC LOOP FILTERS”的美国临时专利申请No.61/433,889的优先权。2011年1月18日提交的题为“SIMPLIFYING PARAMETRIC LOOP FILTERS”的该临时专利申请No.61/433,889的全部内容通过引用合并于此，以用于所有目的。

技术领域

本发明涉及图像处理领域。更特别地，本发明涉及在视频压缩中使用简化的参数环路滤波器。

背景技术

在图像处理中，如图1所示，自适应环路滤波器（ALF）运行来通过维纳（wiener）滤波去除或减小压缩期间引入的量化噪声和伪像。能够使用基于块（block）的自适应环路滤波器（BALF）或基于四叉树的自适应环路滤波器（QALF）来执行开/关信令。

在基于四叉树的开/关信令中，对于每个块（除了最底层中的那些块之外），发送1比特以指定它是否被分割（分割信令）。对于每个未分割块（最底层中的块总是不被分割），发送1个附加比特以指定ALF是否应用到该块（开/关开关信令）。在给定维纳滤波器的情况下，如图2所示，使用自下而上的递归决策来对四叉树结构进行优化。基于使ALF开启的像素的统计数据来在线训练维纳滤波器。训练由编码器进行。在一些实施例中，每个帧具有维纳滤波器，其滤波器系数被发送到解码器。维纳滤波器的训练需要了解像素的开/关信息。然而，开-关决策也需要了解维纳滤波器。

迭代决策包括训练初始维纳滤波器（例如，基于所有像素）、基于当前的维纳滤波器决定哪个位置放置开/关开关、基于所有“开”像素更新维纳滤波器、以及执行决定和更新多次（例如，直到转变为止）。

ALF有许多缺点。在编码器中，因为在滤波器训练和开/关切换中进行优化多遍，所以计算复杂度高。编码器需要一帧的附加延迟（在没有ALF的情况下，延迟大约为几行）。编码器存储/检索每个叶节点的互相关矩阵和自相关矩阵多次，这意味着大量的存储器存取。比特流包括发送滤波器系数信号的开销（overhead）比特。在解码器中，维纳滤波器系数是可变的，并且与将一个变量乘以固定数（这能够用若干比特移位和加法来代替）相比，两个变量之间的乘法是昂贵的。另外，这些ALF技术的硬件实现的成本非常高，特别是对于实时编码，这是因为维纳滤波器的训练必须在整个帧被编码之后进行，并且下一帧的运动估计需要ALF的结果。因此，整个管线拉长，这需要更高的时钟速率和更大的功耗来满足实时约束。

发明内容

简化参数环路滤波器使用一组固定滤波器来移除或减小视频编码期间引入的噪声和伪像。简化参数环路滤波器使用诸如方向和带宽之类的参数来从滤波器组中唯一地识别固定滤波器。方向使用滤波器相对于垂直轴的交叉角来表示（例如，垂直滤波器在0°方向上，水平滤波器在90°方向上，以此类推）。简化参数环路滤波器实现滤波器之间的对称、每个滤波器内的对称、统一DC增益和迫零（zero-forcing）来1）减小记忆固定滤波器的存储空间以及2）降低执行滤波的计算复杂度。