[发明专利]用于HEVC屏幕内容图像的三维块匹配滤波算法

说明书

本发明涉及一种用于HEVC屏幕内容图像的三维块匹配滤波算法，提出一种改进的BM3D算法来减弱HEVC屏幕内容重构图像中的量化噪声和畸变。提出的算法包括两部分：基于块分类的方法和基于块分割的方法。

技术领域

本发明涉及图像与视频处理领域，更具体而言，涉及在高效视频编码(HEVC)用于对重构的屏幕内容图像进行滤波的方法和产品，更具体而言，本发明提出了用于HEVC屏幕内容图像的三维块匹配滤波算法。

背景技术

2010年4月，两大国际视频编码标准组织VCEG和MPEG成立视频压缩联合小组JCT-VC(Joint collaborative Team on Video Coding)，一同开发高效视频编码HEVC(Highefficiency video coding)标准，其也称为H.265。HEVC标准主要目标是与上一代标准H.264/AVC实现大幅度的编码效率的提高，尤其是针对高分辨率视频序列。其目标是在相同视频质量(PSNR)下码率降为H.264标准的50％。

就目前阶段，HEVC依然沿用H.264就开始采用的混合编码框架。帧间和帧内预测编码：消除时间域和空间域的相关性。变换编码：对残差进行变换编码以消除空间相关性。熵编码：消除统计上的冗余度。HEVC将在混合编码框架内，着力研究新的编码工具或技术，提高视频压缩效率。

目前，JCT-VC组织的讨论中已经提出的许多编码的新特性，有可能会加入HEVC标准中，各次讨论的具体文献可以从http://wftp3.itu.int获得。

HEVC标准的第一版已经在2013年的一月份完成。并于2013年4月、2014年10月和2015年4月相继发布的3个版本，这些版本能够很容易地从网络上获得，并且本申请将上述HEVC标准的三个版本并入本说明书中作为本发明的背景技术。

包含计算机生成的图形的视频，例如卡通动画、典型的计算机屏幕截图、文本或字幕覆盖的视频等，被称为屏幕内容。它与相机捕捉的自然内容视频有很大的差异。HEVC已经将屏幕内容作为其扩展之一，提出了许多用于提高编码效率的研究和新技术。对于HEVC屏幕内容视频编码，许多压缩工具已经被提出，从而提高编码效率。例如帧内块拷贝、调色板编码、自适应颜色域变换、自适应运动分辨率。

HEVC中，由量化参数控制的量化过程是引入误差的根本原因。HEVC规定了两个环内滤波器来提高视频主观质量，分别是去块滤波和样本自适应补偿。然而，在许多条件下(例如较低的传输带宽和较小的存储空间等)，许多畸变和噪声仍然存在。因此，解码图像的质量提高是一个亟待解决的问题。

三维块匹配滤波(Block-matching and 3D Filter,BM3D)是一种新的图像去噪方法，其在2006年在K.Dabov,A.Foi,V.Katkovnik,and K.Egiazarian,“Image denoisingwith block-matching and 3D filtering,”Proc.SPIE Electronic Imaging'06,no.6064A-30,San Jose,California,USA,January 2006中提出，在此以参考方式将该文整体并入本文中。并且随后提出了若干对BM3D的改进算法，但是这些算法的缺点在于，它们都仅仅局限于削弱加性白色高斯噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)，而并针对HEVC屏幕内容重构图像中的量化噪声和畸变的减弱效果较差。

发明内容

在本发明中，提出一种改进的BM3D算法来减弱HEVC屏幕内容重构图像中的量化噪声和畸变。提出的算法包括两部分：基于块分类的方法和基于块分割的方法。