一種自適應環(huán)路濾波的邊界處理方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及數(shù)字信號處理領域，具體地，設及一種圖像/視頻編解碼領域中的自 適應環(huán)路濾波的邊界處理方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 自適應環(huán)路濾波器（AdaptiveLoopFilter,ALF)是視頻編解碼的重要技術之一。 該技術通過編碼濾波系數(shù)，在解碼端對重構圖像進行濾波，降低解碼圖像中的壓縮失真，并 為后續(xù)編解碼圖像提供高質量的預測參考圖像，從而進一步提高壓縮效率。ALF的系數(shù)一般 通過最小化編碼重構圖像和其對應的未壓縮圖像間的失真訓練得到，該系數(shù)即維納濾波系 數(shù)。
[0003] 新型的編碼標準技術中，通常包括S類環(huán)內濾波技術：去塊濾波 (De-Blocking,DB)、自適應義樣偏移技術（SampleAdaptiveOffset,SA0)和自適應環(huán)路濾 波器（ALF)。其中DB使用預先定義好的系數(shù)進行濾波，SA0和ALF利用待編碼的原始像素 樣本訓練出濾波系數(shù)W減少原始像素樣本與失真像素樣本之間的均方誤差。如圖1所示， ALF通常位于整個編碼環(huán)路的最后一個階段，對SA0輸出得到的像素樣本進行處理，降低上 一個視頻編解碼階段的圖像失真。使用ALF對視頻/圖像編碼主要有兩點好處；一是減少 原始信號與失真信號之間的誤差；二是執(zhí)行濾波之后可W提高后續(xù)編碼參考圖像的質量， 進而提局整體編碼效率。
[0004] 現(xiàn)有的ALF技術根據(jù)濾波器控制方式可W被劃分為S類；基于整帖的ALF、基于區(qū) 域的ALF和基于四叉樹劃分的ALF。基于整帖的ALF通常會對于某些圖像區(qū)塊有較大的質 量損失，而基于四叉樹劃分的ALF劃分方式較為復雜，編碼復雜度大。因此目前通常使用的 是基于區(qū)域的ALF。基于區(qū)域的ALF方法，將圖像固定劃分為近似等大的16個區(qū)域，每個區(qū) 域計算一組濾波器系數(shù)，并根據(jù)編碼的率失真性能進行區(qū)域間的自適應合并，從而降低了 算法復雜度。為了充分挖掘ALF性能，可利用時域相鄰編碼帖間的相關性，將編碼順序前一 帖的濾波器系數(shù)進行緩存，緩存系數(shù)參與當前帖ALF性能的率失真決策，如果前一帖ALF參 數(shù)對于編碼的率失代價更小，則只需編碼一個標識位即可，從而降低編碼開銷和解碼復雜 度。
[0005] 如圖2所示，在AVS2中自適應環(huán)路濾波器濾波形狀為7巧十字+3x3方形對稱形 狀，水平方向有7個系數(shù)，垂直方向也有7個系數(shù)，整套濾波共有17個系數(shù)。對當前最大編 碼單元做自適應環(huán)路濾波時，由于當前最大編碼單元下方的像素尚未解碼，不能做自適應 環(huán)路濾波，此時需要緩存不能做濾波的像素樣本。在硬件實現(xiàn)上額外緩存樣本像素行數(shù)占 用極大的巧片空間，尤其是高清視頻序列。為了解決額外緩存邊界像素樣本行數(shù)的問題，弓I 入了虛擬邊界的概念，如圖3所示，濾波過程中使用濾波中屯、點像素值代替邊界外及其對 稱位置的像素值，對于圖3中所述示例，濾波中屯、樣本像素點的C。和C1在虛擬邊界下方，貝U 使用中屯、像素點C,代替虛擬邊界下方的C。、。和其對稱位置的像素樣本。該種解決方法的 局限性在于如果中屯、點像素距離越界像素較遠，中屯、點像素與越界像素相關性較弱，并且 越界像素對稱位置的像素并沒有越界，同樣使用中線點像素代替越界像素不合理。
[0006] 因此，目前的ALF技術并沒有合理的解決濾波過程中邊界問題處理，現(xiàn)有的解決 方案仍存在一定的局限性。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種自適應環(huán)路濾波的邊界處理方法及裝置，用于解決ALF 濾波過程中的邊界處理問題。
[000引為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種自適應環(huán)路濾波的邊界處理方法，包括：根據(jù) 序列的當前最大編碼單元的上邊界和下邊界，確定濾波區(qū)域；W及確定所述濾波區(qū)域的左 邊界外和右邊界外的像素是否可用，且在自適應環(huán)路濾波ALF過程中，對于不可用的像素 樣本，使用所述濾波區(qū)域內距離該像素樣本最近的像素樣本代替。
[0009] 優(yōu)選地，還包括：在序列的序列頭上添加標志位，該標志位用于控制ALF是否允許 跨條帶邊界濾波。
[0010] 優(yōu)選地，所述確定濾波區(qū)域，具體包括；對當前最大編碼單元的上邊界進行判斷， 基于亮度分量，將當前最大編碼單元所在區(qū)域C向上移N個樣本單位，再基于色度分量，將 最大編碼單元所在的區(qū)域向上移M個樣本單位，得到區(qū)域D，其中，N和M均小于等于4 ;若 區(qū)域D超出圖像邊界，或區(qū)域D超出條帶邊界且所述標志位不允許ALF跨條帶邊界濾波，貝U 將超出部分移除，得到區(qū)域E，否則區(qū)域E等于區(qū)域D;對當前最大編碼單元的下邊界進行判 斷，若當前最大編碼單元的下邊界為圖像邊界，則對于亮度分量的區(qū)域E最下方補入N行樣 本，對于色度分量的區(qū)域E的最下方補入M行樣本，得到區(qū)域F;將區(qū)域F作為ALF的濾波 區(qū)域。
[0011] 優(yōu)選地，確定所述濾波區(qū)域的左邊界外像素是否可用，具體包括；若所述濾波區(qū)域 的左邊界為圖像邊界，或者所述濾波區(qū)域的左邊界為條帶邊界且所述標志位不允許ALF跨 條帶邊界濾波，則所述濾波區(qū)域的左邊界外的像素樣本不可用。
[0012] 優(yōu)選地，確定所述濾波區(qū)域的右邊界外像素是否可用，具體包括；若所述濾波區(qū)域 的右邊界為圖像邊界，或者所述濾波區(qū)域的右邊界為條帶邊界且所述標志位不允許ALF跨 條帶邊界濾波，則所述濾波區(qū)域的右邊界外的像素樣本不可用。
[0013] 優(yōu)選地，將所述標志位記作cross_slice_loopfilte;r_en油le。
[0014] 本發(fā)明的技術方案還包括一種自適應環(huán)路濾波的邊界處理裝置，包括：濾波區(qū)域 確定模塊，其用于根據(jù)序列的當前最大編碼單元的上邊界和下邊界，確定濾波區(qū)域；W及邊 界處理模塊，其用于確定所述濾波區(qū)域的左邊界外和右邊界外的像素是否可用，且在自適 應環(huán)路濾波ALF過程中，對于不可用的像素樣本，使用所述濾波區(qū)域內距離該像素樣本最 近的像素樣本代替。
[0015] 優(yōu)選地，還包括標志位設置模塊，其用于在序列的序列頭上添加標志位，該標志位 用于控制ALF是否允許跨條帶邊界濾波。
[0016] 優(yōu)選地，所述濾波區(qū)域確定模塊包括：上邊界判斷模塊，其用于對當前最大編碼單 元的上邊界進行判斷，基于亮度分量，將當前最大編碼單元所在區(qū)域C向上移N個樣本單 位，再基于色度分量，將最大編碼單元所在的區(qū)域向上移M個樣本單位，得到區(qū)域D，其中， N和M均小于等于4 ;若區(qū)域D超出圖像邊界，或區(qū)域D超出條帶邊界且所述標志位不允許 ALF跨條帶邊界濾波，則將超出部分移除，得到區(qū)域E，否則區(qū)域E等于區(qū)域D;W及下邊界 判斷模塊，其用于對當前最大編碼單元的下邊界進行判斷，若當前最大編碼單元的下邊界 為圖像邊界，則對于亮度分量的區(qū)域E最下方補入N行樣本，對于色度分量的區(qū)域E的最下 方補入M行樣本，得到區(qū)域F;將區(qū)域F作為ALF的濾波區(qū)域。
[0017] 優(yōu)選地，所述邊界處理模塊包括；左邊界處理模塊，其用于確定所述濾波區(qū)域的左 邊界外像素是否可用，若所述濾波區(qū)域的左邊界為圖像邊界，或者所述濾波區(qū)域的左邊界 為條帶邊界且所述標志位不允許ALF跨條帶邊界濾波，則所述濾波區(qū)域的左邊界外的像素 樣本不可用；右邊界處理模塊，其用于確定所述濾波區(qū)域的右邊界外像素是否可用，若所述 濾波區(qū)域的右邊界為圖像邊界，或者所述濾波區(qū)域的右邊界為條帶邊界且所述標志位不允 許ALF跨條帶邊界濾波，則所述濾波區(qū)域的右邊界外的像素樣本不可用；W及像素替換模 塊，其用于對不可用的像素樣本，使用所述濾波區(qū)域內距離該像素樣本最近的像素樣本代 替。
[0018] 通過上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是；本發(fā)明充分利用了像素之間的相關性， W微小的編碼性能損失為代價，降低了自適應環(huán)路濾波器實現(xiàn)過程中的硬件成本。并且，本 發(fā)明提出的處理濾波邊界像素的方法，更加便于并行編解碼的實現(xiàn)。
[0019] 本發(fā)明的其他有益效果在【具體實施方式】中說明。
【附圖說明】
[0020] 圖1是現(xiàn)有技術中ALF濾波器在編解環(huán)路中的位置示意圖；
[0021] 圖2是ALF濾波器分量濾波器形狀示意圖；
[0022] 圖3是現(xiàn)有技術中使用中屯、點像素代替越界像素的處理方法的原理示意圖；
[0023] 圖4是本發(fā)明實施例中所述自適應環(huán)路濾波的邊界處理方法的流程示意圖；
[0024] 圖5是本發(fā)明實施例中在當前最大編碼單元的基礎上上移四個像素單位的示意 圖；
[0025] 圖6是本發(fā)明實施例中使用邊界內最近像素代替越界像素的原理示意圖；
[0026] 圖7是本發(fā)明實施例中所述自適應環(huán)路濾波的邊界處理裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]W下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[002引在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如"上、下、左、右"通常是指 相應物體輪廓的上、下、左和右，"內、外"是指相近物體輪廓的內和外，"遠、近"是指距離相 應物體輪廓的遠和近。
[0029] 在介紹本發(fā)明的實施例之前，先給出如下的術語解釋。
[0030] 1、最大編碼單元：包括一個LXL的亮度樣值塊和對應的色度樣值塊。最大編碼單 元由圖像劃分得到。
[0031] 2、條帶；按光柵掃描順序排列的若干連續(xù)最大編碼單元行。
[0032]實施例一
[0033] 如圖4所示，本實施例給出了一種自適應環(huán)路濾波的邊界處理方法，包括；根據(jù)序 列的當前最大編碼單元LCU的上邊界和下邊界，確定濾波區(qū)域；W及確定所述濾波區(qū)域的 左邊界外和右邊界外的像素是否可用，且在自適應環(huán)路濾波ALF過程中，對于不可用的像 素樣本，使用所述濾波區(qū)域內距離該像素樣本最近的像素樣本代替。
[0034] 此外，考慮到跨條帶邊界濾波的問題，該方法還包括；在序列的序列頭上添加標志 位，該標志位用于控制ALF是否允許跨條帶邊界濾波。在具體實踐中，可將所述標志位記作 cross_slice