[发明专利]用于视频编码的环内滤波装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于视频编码的环内滤波装置，其中所述环内滤波装置用于处理对应于当前帧的重建帧以生成滤波后的重建帧，其中所述重建帧包括多个像素，每个像素对应一个像素值。所述环内滤波装置包括处理单元，用于：将所述重建帧分割为多个重叠和/或非重叠的2D像素块；通过对所述2D像素块进行2D变换为每个2D像素块生成2D频谱，其中所述2D频谱包括多个频谱分量；通过将每个频谱分量乘以相应的增益系数，为每个2D像素块生成滤波后的2D频谱，其中所述相应的增益系数取决于所述相应的频谱分量和/或所述相应的频谱分量的一个或多个相邻频谱分量以及一个或多个滤波参数；通过对所述滤波后的2D频谱进行逆2D变换为每个2D像素块生成滤波后的2D像素块；和基于所述多个滤波后的2D像素块生成所述滤波后的重建帧。此外，本发明涉及一种包括这种环内滤波装置的编码装置和解码装置。

技术领域

本发明涉及视频编码领域。更具体地，本发明涉及一种用于对重建视频帧进行滤波的环内滤波装置和方法，以及包括此类环内滤波装置的编码装置和解码装置。

背景技术

数字视频通信和存储应用由各种数字设备实现，例如数码相机、蜂窝式无线电话、膝上型计算机、广播系统、视频会议系统等。这些应用中最重要和最具挑战性的任务之一就是视频压缩。视频压缩是一个复杂的任务，受到两个相互制约的参数(压缩效率和计算复杂度)的约束。视频编码标准(如ITU-T H.264/AVC或ITU-T H.265/HEVC)为这些参数之间提供了良好的权衡。因此，几乎所有视频压缩应用都必须支持视频编码标准。

最先进的视频编码标准将源帧或源图像分割为帧块或图像块。这些块的处理取决于其大小、空间位置和编码器指定的编码方式。根据预测类型，编码模式可以分为两个组：帧内预测模式和帧间预测模式。帧内预测模式使用同一帧(也称为图像或影像)的像素来生成参考样本，以计算正在重建的块的像素的预测值。帧内预测也称为空间预测。帧间预测模式设计用于时间预测，并使用上一帧或下一帧的参考样本来预测当前帧的块的像素。在预测阶段之后，对预测误差(原始信号与其预测值之间的差值)进行变换编码。然后，使用熵编码器(例如，AVC/H.264和HEVC/H.265标准中的CABAC)对变换系数和边信息进行编码。最近采用的ITU-T H.265/HEVC标准(ISO/IEC 23008-2:2013，2013年11月《信息技术-异构环境中的高效编码和媒体传送》-第2部分：高效视频编码)宣布了一套最先进的视频编码工具，在编码效率和计算复杂度之间提供了合理的权衡。盖里J.苏利文在《高效视频编码(HEVC)标准概述》(IEEE视频技术电路和系统学报第22卷第12期，2012年12月)中对ITU-T H.265/HEVC标准进行了概述，其全部内容通过引用结合在本申请中。

与ITU-T H.264/AVC视频编码标准类似，HEVC/H.265视频编码标准规定以编码单元(coding unit，CU)的形式将源帧划分为帧块。每个CU可以进一步分为更小的CU或预测单元(prediction unit，PU)。可以根据PU的像素使用的处理类型，对PU进行帧内或帧间预测。对于帧间预测，PU表示通过使用为PU指定的运动矢量的运动补偿来处理的像素区域。对于帧内预测，使用相邻块的相邻像素作为参考样本来预测当前块。PU指定了预测模式，所述预测模式是从这个PU中包含的所有变换单元(transform unit，TU)的帧内预测模式集中选择的。TU可以具有不同的大小(例如，4x4、8x8、16x16和32x32像素)，可以以不同的方式处理。TU进行变换编码，即通过离散余弦变换或离散正弦变换(在HEVC/H.265标准中，应用于帧内编码块)对预测误差进行变换和量化。因此，重建像素包含量化噪声(例如单元之间的块效应、振铃伪像以及锐边等，这一点变得很明显)，环内滤波器(例如去块滤波器(deblockingfilter，DBF)、采样自适应偏移(sample adaptive offset，SAO)和自适应环路滤波器(adaptive loop filter，ALF))用于抑制量化噪声。