本發(fā)明涉及視頻編碼的處理方法，具體的講是視頻編碼參考塊濾波方法。

背景技術(shù)：

數(shù)字圖像和視頻的壓縮，需要在壓縮過程中盡可能去除冗余信息。而視頻壓縮中，時域冗余量非?？捎^，因此盡可能消除時域冗余長久以來都是一個熱門的研究課題。目前主流的編碼器大都采用幀間預(yù)測技術(shù)，采用運動估值，運動補償?shù)确椒p少時域冗余。幀間預(yù)測編碼技術(shù)是最能獲得良好編碼結(jié)果的保障。

目前，主流的編碼器都使用離散余弦變換(dct)作為一項關(guān)鍵技術(shù)對圖像和圖像間的殘差進行變換壓縮，編碼器以規(guī)模較小的變換單元(transimitionunit,tu)為單位進行離散余弦變換(dct)、量化、熵編碼。由于變換和編碼是以塊(block)為單位進行，因此相鄰塊之間的相關(guān)性被忽視。在預(yù)測和量化編碼后，可能引入塊與塊之間邊界不匹配的問題，造成邊界不連貫。這不僅影響用戶的主觀感受、降低編碼質(zhì)量，同時也會削弱自身的參考性，客觀上增加了后續(xù)圖像的編碼難度。一種能平滑圖像，減少圖像中不連貫現(xiàn)象以獲得更優(yōu)參考圖像的濾波技術(shù)具有現(xiàn)實意義。

與此同時，量化與反量化的過程是視頻圖像編碼失真的主要來源。從失真的來源上來講，通常高頻信息對失真敏感，低頻分量對失真不那么敏感。若參考圖像內(nèi)容保證或增強低頻分量信息，同時抑制高頻分量的噪聲信息，那么幀間參考的性能將獲得提升。

不連貫的邊界會產(chǎn)生塊現(xiàn)象，具體而言就是重構(gòu)圖像時會出現(xiàn)偽邊界。若對圖像進行頻域分解，可以檢測出頻域上的高頻分量。重構(gòu)圖像被用于后續(xù)的信源圖像作為參考。為了獲得較好的參考圖像，提升編碼性能，需要一種能夠自適應(yīng)弱化或去除圖像高頻分量的方法，使圖像紋理變平滑以達到改善參考圖像質(zhì)量的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種視頻編碼參考塊濾波方法，以對圖像紋理的進行平滑處理，弱化圖像的高頻分量，同時避免對本身質(zhì)量和參考性很好的像素塊進行過濾。

本發(fā)明的視頻編碼參考塊濾波方法，包括：

a.在圖像編碼過程中，編碼單元進行參考預(yù)測時，計算當(dāng)前的參考像素塊bref的紋理復(fù)雜度c，所述參考像素塊bref的大小為m×n的矩陣，可以選擇32×32像素以上大小的參考像素進行濾波，這樣既能保證消除較小變換塊之間的不連貫性，也能盡量避免過濾本身質(zhì)量和參考性較好的像素塊；α<紋理復(fù)雜度c<β，其中α和β分別為紋理復(fù)雜度下限和紋理復(fù)雜度上限，則執(zhí)行下一步，否則結(jié)束濾波；通常α和β可以采用經(jīng)驗值，可以通過α＝0.13×m×n和β＝2.8×m×n計算得到，其中m、n為參考像素塊bref的矩陣長和寬；

b.將參考像素塊bref進行離散余弦變換得到變換系數(shù)矩陣iref，并分別計算參考像素塊bref的橫向頻率分布強度和縱向頻率分布強度，并通過所述的橫向頻率分布強度和縱向頻率分布強度分別計算對應(yīng)的橫向濾波因子和縱向濾波因子；

c.建立與參考像素塊bref相同大小的濾波模板u，濾波模版u的元素u(i,j)通過所述的橫向濾波因子和縱向濾波因子計算得到，其中1≤i≤m，1≤j≤n；

d.將所述經(jīng)離散余弦變換得到的變換系數(shù)矩陣iref與濾波模版u的矩陣相乘得到濾波后的系數(shù)矩陣，對其進行反離散余弦變換得到濾波后的參考像素塊；

e.如果濾波后的參考像素塊的平均絕對差(meanabsolutedifferences，簡稱mad)小于0且復(fù)雜度降低，則將濾波后的參考像素塊回寫至參考像素塊bref中，反之則不對參考像素塊bref濾波。平均絕對差(mad)，一般用作匹配算法。顯然，mad的值越小，表明比較兩者越相似，其計算方式為：其中，s和t分別表示源、目標(biāo)像素矩陣。

具體的，步驟a中所述計算當(dāng)前的參考像素塊bref的紋理復(fù)雜度c為：

其中表示將拉普拉斯算子作用于參考像素塊bref，并取結(jié)果的絕對值，i和j分別表示參考像素塊bref中對應(yīng)像素的坐標(biāo)，b(i,j)表示參考像素塊bref中第i行、第j列的像素值。

具體的，步驟b中計算所述的橫向頻率分布強度為：計算所述的縱向頻率分布強度為：其中i(i,j)的值表示參考像素塊bref中，由(i,j)的線性組合組成的頻率組合的強度，fh表示該頻率組合中的水平頻率，fv表示該頻率組合中的垂直頻率，freq表示頻率組合，表示對滿足freq屬于fh的強度求積分，表示對滿足freq屬于fv的強度求積分。

進一步的，步驟b中計算所述的橫向濾波因子為：計算所述的縱向濾波因子為：由于視頻序列之間的差異性，可能出現(xiàn)橫、縱方向頻率強度分布差異巨大的像素單元，為了避免濾波模版陷入極端情況，因此可以將濾波因子限制在一個合理的區(qū)間。上式中的clips為截斷函數(shù)，計算為：

其中a為預(yù)設(shè)下限，b為預(yù)設(shè)上限，val為輸入變量。該截斷函數(shù)可以將輸入變量val限制在預(yù)設(shè)的范圍[a，b]之間。

進一步的，所述計算濾波模版u的元素u(i,j)為：

其中α為濾波因子，scale為約束因子，可以為一經(jīng)驗常數(shù)，scale＝max(m,n)。

本發(fā)明的視頻編碼參考塊濾波方法，能夠有效的對圖像紋理的進行平滑處理，明顯的提高了圖像編碼的性能，同時也避免了對本身質(zhì)量和參考性很好的像素塊進行過濾，實現(xiàn)了自適應(yīng)改善參考圖像質(zhì)量的目的。

以下結(jié)合實施例的具體實施方式，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明視頻編碼參考塊濾波方法的流程圖。

具體實施方式

如圖1所示本發(fā)明的視頻編碼參考塊濾波方法，包括：

a.在圖像編碼過程中，編碼單元進行參考預(yù)測時，選擇大小為m×n的參考像素塊bref，可以選擇32×32像素以上大小的參考像素進行濾波，這樣既能保證消除較小變換塊之間的不連貫性，也能盡量避免過濾本身質(zhì)量和參考性較好的像素塊。計算當(dāng)前的參考像素塊bref的紋理復(fù)雜度c：

其中表示將拉普拉斯算子作用于參考像素塊bref，并取結(jié)果的絕對值，i和j分別表示參考像素塊bref中對應(yīng)像素的坐標(biāo)，b(i,j)表示參考像素塊bref中第i行、第j列的像素值。

計算經(jīng)驗值α和β，α＝0.13×m×n和β＝2.8×m×n，其中m、n為參考像素塊bref的矩陣長和寬。如果紋理復(fù)雜度c滿足[α<紋理復(fù)雜度c<β]，說明當(dāng)前的參考像素塊bref可以進行濾波模板的建立，則執(zhí)行下一步，否則結(jié)束濾波，因為對于紋理非常復(fù)雜的參考像素塊，其本身有較大概率繼承自之前的高清重構(gòu)圖像，對這類像素塊進行濾波極可能導(dǎo)致紋理細(xì)節(jié)丟失嚴(yán)重，導(dǎo)致當(dāng)前編碼單元的編碼質(zhì)量降低并影響后續(xù)編碼單元的參考性，故對這類參考像素塊不進行濾波操作。而對于紋理非常簡單的參考像素塊，由于本發(fā)明的目的是是弱化或去除部分高頻分量，使得更符合編碼器，使參考塊趨于平緩，更有利于參考。而紋理簡單的參考像素塊其自身紋理簡單且趨于平緩，因此也同樣不進行濾波操作。

b.將參考像素塊bref進行離散余弦變換(dct)得到變換系數(shù)矩陣iref，并分別計算參考像素塊bref的橫向頻率分布強度ch和縱向頻率分布強度cv：

其中i(i,j)的值表示參考像素塊bref中，由(i,j)的線性組合組成的頻率組合的強度，fh表示該頻率組合中的水平頻率，fv表示該頻率組合中的垂直頻率，freq表示頻率組合，表示對滿足freq屬于fh的強度求積分，表示對滿足freq屬于fv的強度求積分。

ch和cv分別表示了參考像素塊bref的橫向頻率分布強度和縱向頻率分布強度，數(shù)值越大說明在圖像紋理在該方向的變化越劇烈。

再通過所述的橫向頻率分布強度和縱向頻率分布強度分別計算對應(yīng)的橫向濾波因子和縱向濾波因子。由于視頻序列之間的差異性，可能出現(xiàn)橫、縱方向的頻率強度分布差異巨大的參考像素塊，為了避免濾波模版陷入極端情況，因此將濾波因子設(shè)定在一個合理的區(qū)間：

所述的橫向濾波因子為：

所述的縱向濾波因子為：

上式中的clips為截斷函數(shù)，計算為：

其中a為預(yù)設(shè)下限，b為預(yù)設(shè)上限，val為輸入變量。該截斷函數(shù)可以將輸入變量val限制在預(yù)設(shè)的范圍[a，b]之間。

c.建立與參考像素塊bref相同大小的濾波模板u，通過所述的橫向濾波因子和縱向濾波因子計算濾波模版u的元素u(i,j)：

其中α為濾波因子，scale為約束因子，可以為一經(jīng)驗常數(shù)，scale＝max(m,n)。

d.將所述經(jīng)離散余弦變換得到的變換系數(shù)矩陣iref與濾波模版u的矩陣相乘得到濾波后的系數(shù)矩陣，對其進行反離散余弦變換(idct)得到濾波后的參考像素塊；

e.計算平均絕對差(mad)：其中，s和t分別表示源、目標(biāo)像素矩陣。如果濾波后的參考像素塊的平均絕對差(mad)小于0且復(fù)雜度降低，則將濾波后的參考像素塊回寫至參考像素塊bref中實現(xiàn)圖像的濾波，并將標(biāo)志位“1”寫入比特流；反之說明參考像素塊bref沒有得到改善，表示濾波無效，則不對參考像素塊bref濾波，將標(biāo)志位“0”寫入比特流。