[发明专利]一种适用于HEVC标准的去方块滤波器的滤波方法

说明书

技术领域

本发明属于高清数字视频压缩编解码技术领域，针对HEVC视频编解码标准，具体涉及一种适用于HEVC视频编码标准的、去方块滤波器的滤波方法。

背景技术

HEVC(High Efficiency Video Coding)是由国际电信组织（ITU）和运动图像专家组（MPEG）联合成立的组织JCTVC提出的下一代视频编解码标准。目标是在相同的视觉效果的前提下，相比于上一代标准H.264/AVC，压缩率提高一倍。

基于HEVC的视频编码器，其结构图如图1所示，主要由以下几个模块组成：帧内预测、帧间预测、变换、量化、反量化、反变换、重建、去方块滤波器、自适应样点补偿等模块组成。视频压缩编码的基本过程可以概括如下：1.利用帧内预测或帧间预测方式对当前原始视频流像素进行预测；2.将原始的像素值与预测出来的像素值相减得到残差值；3.将残差进行变换及量化处理，得到输出的残差系数再进过CABAC（Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding）熵编码形成最后的压缩输出码流；4.残差系数经过反量化及反变换处理，再与之前得到的预测像素相加得到重建像素，存储作为预测的参考帧像素。

HEVC中的处理单元块引入了四叉树的结构，图像处理块的大小最大为64×64，它还可以继续递归地划分为32×32、16×16、8×8、4×4的小块组合，并分别进行处理。编码端要对块的所有划分情况进行一次遍历，以确定哪种划分情况的处理为最佳。

去方块滤波器模块如图1中所示，该模块主要判断PU（预测单元）和TU（变换单元）边界两边像素值的特征，对边界两边的像素点进行滤波，以消除由于块编码方式所导致的一些边框效应，使重建图像具有更好的质量和PSNR值（峰值信噪比）。

在标准参考软件HM9.0中，该模块先对整幅图像落在8x8边界的垂直边进行处理，再对整幅图像落在8x8边界的水平边进行处理。若使用这种滤波顺序进行硬件实现的话，会导致多次从外部存储器读取数据，同时增加了处理时间。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可以克服现有技术不足、有效的适用于HEVC标准的去方块滤波器的滤波顺序方法。

在平常的原始视频流里，每幅图像包括一个亮度分量，记为Y，每个亮度分量对应两个色度分量，分别记为Cb、Cr。在去方块滤波器模块中，本发明基于一个quarter-LCU（Y分量为32x32大小的像素点块，Cb和Cr分量为16x16大小的像素点块）进行处理。

设当前需要处理的quarter-LCU的像素点块表示为C，则Y分量当前需要处理的quarter-LCU的像素点块共64个，构成一个8×8方阵；Cb和Cr分量当前需要处理的quarter-LCU的像素点块分别为16个，构成一个4×4 方阵；这些方阵左边一列quarter-LCU的像素点块记为L（Y分量中，L为8个；Cb和Cr分量中，L为4个），这些方阵上方一行quarter-LCU的像素点块记为T（Y分量中，T为8个；Cb和Cr分量中，T为4个），这些方阵左上角一个quarter-LCU的像素点块记为LT；需要进行滤波的边为：C的2×2方阵左侧的边（垂直边）和上方的边（水平边），其中，水平边延伸至左边像素点块L。在Y分量中，垂直边自左至右依次记为v1,v2,v3,v4, 水平边自上至下依次记为h1,h2,h3, h4；Cb分量中，垂直边自左至右依次记为,v5,v6，水平边自上至下依次记为h5,h6，Cr分量中，垂直边自左至右依次记为v7,v8，水平边自上至下依次记为,h7,h8。具体见图2中所示，其中每一个虚线小方框为一个4x4的像素点块。

每次滤波是以一个4x4的像素点块的边为处理单元，如图3所示，其中黑色粗线为需要进行滤波的4x4像素点块的边，记P块和Q块是该边两侧相邻的4x4像素点块；若当前边为垂直边，则P块和Q块分别为该边的左侧和右侧相邻的4x4像素点块，若当前边为水平边，则P块和Q块分别为该边上侧和下侧相邻的4x4像素点块。

本发明进行滤波的具体顺序如下：先对垂直边进行滤波，然后对水平边进行滤波；对于各条垂直边，自左至右依次进行滤波，对于每条垂直边两侧的像素点块，自上而下依次进行滤波；对于各条水平边，自上而下依次进行滤波，对于每条水平边两侧的像素点块，自左至右依次进行滤波。例如，对于Y分量，滤波的顺序为：v1,v2,v3,v4,然后是：h1,h2,h3, h4；对于Cb分量，滤波的顺序为：v5,v6,然后是：h5,h6；对于Cr分量，滤波的顺序为：v7,v8,然后是：h7,h8；见图4所示。