CN103299632B - 去块效应滤波方法及去块效应滤波器单元 - Google Patents

去块效应滤波方法及去块效应滤波器单元 Download PDF

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Abstract

提供了一种减小与诸如视频帧等的图像的块边界的连续像素相关联的块效应的方法。对从位于块边界相对侧的第一块和至少相邻块中选择的像素的像素值进行评估。计算针对每一个块中紧邻块边界的两个像素的第一偏移，然后将该第一偏移与第一阈值进行比较。如果abs[first offset]＜第一阈值，则将通过对来自第一块的n个连续的像素和来自第二块的m个连续像素应用常规滤波来修改这些相应的像素的像素值，而如果取而代之的是abs[first offset]＞＝第一阈值，则通过对来自第一块的j个连续的像素和来自第二块的k个连续像素应用弱滤波或者根本不应用滤波来修改相应像素的像素值，其中，n＞0、m＞0、n＞＝j且m＞＝k。

Description

去块效应滤波方法及去块效应滤波器单元
技术领域
本文涉及用于减小块边界处的块效应的去块效应滤波。
背景技术
在视频编码标准中使用去块效应滤波器以防止块效应。因为将原始视频划分为被相对独立地处理的块，因此出现了块效应。块效应可能由于不同的块的帧内预测、量化效应和运动补偿而出现。下面描述去块效应的两种特定的变型。
1)H.264去块效应：
在诸如H.264等的现有的视频编码中，在预测和残差重构之后、但是在存储重构以便稍后在对后续帧进行编码或解码时进行参考之前，存在自适应去块效应滤波器，也称作环路滤波器。去块效应滤波是由多个步骤构成，例如，滤波器决策、滤波操作、截断函数和像素值的改变。关于是否对界线进行滤波的决策是基于对多个条件的评估来做出的。滤波器决策通常取决于宏块(MB)类型、相邻块之间的运动向量(MV)差别、相邻块是否具有编码的残差以及当前块和/或相邻块的局部结构。
针对像素的滤波量尤其取决于该像素相对于块界线或块边界的位置以及用于残差编码的量化参数(QP)值。
滤波器决策基于将三个像素差与三个阈值进行比较。这些阈值适应量化参数(QP)值。例如，假设垂直块边界是：
a b c d|e f g h
其中，a、b、c和d表示当前块中像素行中的像素的像素值，而e、f、g和h表示相邻块中的相应像素行中的像素的相应像素值。如果满足下面的条件，例如，abs(d-e)＜thr1、abs(c-d)＜thr2和abs(e-f)＜thr2，其 中，thr1和thr2是基于QP来调节的，则滤波器决策是肯定的。可以通过相应的方式来处理水平块边界。
在H.264中存在两种滤波模式。在称作常规滤波的第一滤波模式中，可以使用delta值来描述滤波，其中滤波利用该delta值来改变当前的值。对最靠近块边界的像素的滤波是：
d’＝d+delta并且e’＝e-delta，
其中，已经将delta截去到阈值thr3，这是一个由QP限制的值。由此，与低QP相比，允许对高QP进行更多的滤波。
可以将截断描述为：
delta_clipped＝max(-thr3，min(thr3，delta))，其中，thr3＞＝0。
其中，thr3正在控制滤波器的强度。thr3值越大意味着滤波越强，这意味着将发生更强的低通滤波效应。
如果下面的两个条件中的任意一个也成立，例如，abs(b-d)＜thr2和abs(e-g)＜thr2，则可以增加滤波器的强度。通过较少地截断delta(例如，通过允许更多的变型)来调节滤波器的强度。
当满足下面的条件时，称作强滤波的第二滤波模式仅应用于帧内宏块的边界：
abs(d-e)＜thr1/4。
参照List等的Adaptive Deblocking Filter，IEEE Transactions on Circuitsand Systems for Video Technology，vol.13，no.7，July2003，可以得到关于H.264中的去块效应滤波的更多信息。
2)HEVC去块效应：
如本领域中众所周知的，将视频帧划分为根据各个可用的帧内编码模式和帧间编码模式而编码和解码的非重叠的像素块。
通常，将视频帧划分为具有16×16个像素的非重叠的宏块。这种宏块可以转而划分为具有不同大小的更小的块，例如，4×4个像素或8×8个像素。然而，所描述的方法也可以应用于例如排列为4×8、8×4、8×16或者16×8像素的矩形块。这些实施例可以应用于任何此类像素块，其包括宏块或者甚至更大的像素块。
在新出现的高效视频编码(HEVC)标准中，使用了编码单元(CU)、预测单元(PU)和转换单元(TU)。预测单元被定义在编码单元中，并且包含帧内预测模式或帧间预测模式。转换单元被定义在编码单元中，其中，最大的转换大小是32×32个像素，而最小的大小是4×4个像素。CU大小当前从64×64个像素(最大)到8×8个像素(最小)不等。通过这种方式，可以将最大的CU划分为具有取决于帧的局部特性的“粒度水平”的更小的CU。这意味着可以将最大的CU划分为具有不同大小的更小的CU。
通过与H.264中的常规宏块相同的方式从左至右对在HEVC中称作最大编码单元(LCU)的大块进行扫描。每一个LCU可以被划分为四个更小的编码单元(CU)，并且然后再次以象限四分树的方式被分层划分。还针对编码单元定义了最小大小，这些块被称作最小编码单元(SCU)。
CU具有其预测类型(例如，帧内预测或帧间预测)。CU也是被称作预测单元和转换单元的两个结构的根。CU内的每一个预测单元可以具有其自己的预测，该预测不同于其它PU的预测(例如，单独的运动向量或帧内预测方向)。CU可以包含一个PU(其然后具有与CU相同的大小)或者可以进一步划分为多达四个PU。这些PU可以具有正方形或矩形形状(在这种情况下，垂直PU维度和水平PU维度不同)。例如，可能存在大小为16x16的CU，其被划分一次，从而产生4个8x8的预测单元块(PU)。如果CU的编码类型是帧内，则PU可以具有不同的帧内预测模式。如果CU的编码类型是帧间，则PU可以具有不同的运动向量。
还存在具有CU作为其根的转换象限四分树。由此产生的块被称作转换单元(TU)。例如，可能存在大小为16x16的CU，其被划分为8x8的TU。然后，8x8的TU中的一个可以划分为4x4的TU。然后，使用8x8或4x4的转换来对每一个TU进行转换。如果未对根TU进行划分，则将使用16x16的转换。转换也可以具有非正方形(矩形)形状。
在草案HEVC(高效视频编码)规范“Test Model under Consideration(考虑的测试模型)”的ITU-T SG16WP3文档JCTVC-B205的第6.5章的内环滤波器的处理中，去块效应滤波器以不同于H.264的方式工作。如果边界的一侧上的块中的至少一个是帧内的或者具有非零系数，或者如果块的运动向量分量之间的差别大于或等于一个整数像素，则执行滤波。例如，如果对具有以下垂直块边界的两个块之间的界线进行滤波：
p3i p2i p1i p0i|q0i q1i q2i q3i
其中，pji表示当前块中的行号i的像素号j的像素值，qji表示相邻块中的行号i的像素号j的像素值，i＝0...7，j＝0...3，则还应当满足下面的条件：
d＝|p22-2×p12+p02|+|q22-2×q12+q02|+
|p25-2×p15+p05|+|q25-2×q15+q05|＜β
其中，β取决于QP。在上面提到的HEVC规范中，存在β的表格，其中，β随着QP而增加。
如果满足给定的条件并且在当前块与相邻块之间完成滤波，则执行两种类型的滤波(其分别称作弱滤波和强滤波)中的一种。根据下面的条件，针对每一条线单独地完成在强滤波与弱滤波之间的选择。
对于每一条线i＝0...7，如果下面的条件成立，则执行强滤波，否则执行弱滤波：
d＜(β＞＞2)
(|p3i-p0i|+|q0i-q3i|)＜(β＞＞3)
|p0i-q0i|＜((5×tC+1)＞＞1)
其中，tC和β取决于QP，并且＞＞表示右移运算符。
上述HEVC规范中提到的两种滤波模式(即，弱滤波和强滤波)可以描述如下：
弱滤波：
基于上面指定的条件来执行弱滤波。实际的滤波是通过以下方式工作的：计算offset(偏移)、将该偏移添加到原始像素值并且将总和截断到范围0-255内的经滤波的输出像素值：
offset＝Clip(-tC，tC，(13×(q0i-p0i)+4×(q1i-p1i)-5×(q2i- p2i)+16)＞＞5))
p0i＝Clip0-255(p0i+offset)
q0i＝Clip0-255(q0i-offset)
p1i＝Clip0-255(p1i+offset/2)
q1i＝Clip0-255(q1i-offset/2)
其中，截断函数Clip(A，B，x)被定义为如果x＜A则Clip(A，B，x)＝A，如果x＞B则Clip(A，B，x)＝B，并且如果A＜＝x＜＝B则Clip(A，B，x)＝x，并且将Clip0-255(x)定义为Clip(0，255，x)。
强滤波：
通过下面的一组操作来执行强滤波模式：
p0i＝Clip0-255((p2i+2×p1i+2×p0i+2×q0i+q1i+4)＞＞3)
q0i＝Clip0-255((p1i+2×p0i+2×q0i+2×q1i+q2i+4)＞＞3)
p1i＝Clip0-255((p2i+p1i+p0i+q0i+2)＞＞2)
q1i＝Clip0-255((p0i+q0i+q1i+q2i+2)＞＞2)
p2i＝Clip0-255((2×p3i+3×p2i+p1i+p0i+q0i+4)＞＞3)
q2i＝Clip0-255((p0i+q0i+q1i+3×q2i+2×q3i+4)＞＞3)
在H.264滤波中，为了决定在块边界处是否存在块效应或者它是否是块边界处的自然边缘，要检查是否满足abs(q0-p0)＜threshold(QP)。然而，在HEVC标准中未提及这种检查，这可能是由于这样的事实，即，如果信号提醒倾斜的斜坡，则也进行去块效应滤波。因此，这种检查不能告知是否必须处理自然边缘或者斜坡信号的改变的一部分。因此，虽然滤波的量受到截断值的限制，但是也利用去块效应滤波器对自然边缘进行滤波。
因此，需要一种可以在块边界处减小块效应但是不具有上述缺点的有效的去块效应滤波器。
发明内容
本文的目的是解决上文提到的缺陷。更具体地说，提供了一种允许根据所考虑的像素值之间的相对差别来选择性地修改或保持不修改 位于块边界附近的像素的像素值的方法和相关联的设备。应用所提出的方法的一个优点在于将在认为两个相邻块之间的块边界是自然边缘的情况下减少导致修改某些像素的滤波的量。
根据第一方面，提供了一种减小与诸如视频帧等的图像的块边界的连续像素相关联的块效应的方法。作为前提，从第一块中选择至少两个连续的像素并且从第二相邻块中选择至少两个连续的像素，其中，所述块位于块边界的相对侧上，并且其中，所述像素正在形成像素线，该线垂直于所述块边界。然后，计算针对每一个块中紧邻所述块边界的所述两个像素的第一偏移，然后将所述第一偏移与第一阈值进行比较。在该比较之后，如果abs[first offset]＜第一阈值，则通过对来自所述第一块的n个连续像素和来自所述相邻块的m个连续像素应用常规滤波，来修改这些像素的相应像素值。
如果取而代之的是abs[first offset]＞＝第一阈值，则通过对来自所述第一块的j个连续像素和来自所述相邻块的k个连续像素应用弱滤波或者根本不应用滤波，来修改所述像素的相应像素值，其中，n＞0、m＞0、n＞＝j且m＞＝k。
根据一个实施例，所述第一偏移基于每一个块中最靠近所述块边界的所述两个像素的所述相应像素值，并且如果abs[first offset]＜第一阈值，则基于所述第一偏移来修改每一个块的位于紧邻所述块边界的所述像素的所述相应的像素值。
根据可替换的实施例，基于所述第一偏移修改紧邻所述块边界的至少所述两个像素的所述相应的像素值是在执行所述第一偏移与所述第一阈值之间的比较之前无条件地进行的，并且如果abs[first offset]＜第一阈值，则分别基于第二偏移和第三偏移来修改与所述块边界相距一个像素的所述两个像素的所述相应的像素值。
所提出的方法的一个优点在于将需要数量有限的额外计算，这是因为在滤波/修改过程的早期阶段执行了对第一偏移的计算。这样做的结果是针对与块边界相距一个像素的像素的计算和修改将更少发生。
根据另一个实施例，首先从所述第一块中选择三个连续的像素并且从所述相邻块中选择三个连续的像素。在所述计算步骤期间，所述 第一偏移基于每一个块中最靠近所述块边界的所述两个像素的所述相应像素值，并且如果abs[first offset]＜第一阈值，则可以将所述修改划分为两个修改步骤，在所述修改步骤中，基于所述第一偏移来修改紧邻所述块边界的所述两个像素的所述相应的像素值，并且在所述修改步骤中，分别基于第二偏移和第三偏移来修改与所述块边界相距一个像素的所述两个像素的所述相应的像素值，其中，所述第二偏移基于所述第一块的所选择的三个像素的所述相应的像素值和所述第一偏移，并且所述第三偏移基于所述相邻块的所选择的三个像素的所述相应的像素值和所述第一偏移。
根据一个实施例，所述第一偏移是对紧邻所述块边界的所述两个像素的所述像素值的预期修改的估计，其中，这些像素值是在对所述两个像素值进行去块效应滤波期间估计的。这具有以下优点：在所述滤波决策中再使用将在所述滤波过程中会使用的所述偏移的所述值。
根据另一个实施例，所述第一偏移被计算为基于(9*(q0-p0)-3*(q1-p1))/16的近似值，其中，p0是所述第一块中紧邻所述块边界的所述像素的所述像素值，p1是所述第一块的与所述块边界相距一个像素的所述像素的所述像素值，q0是所述相邻块中紧邻所述块边界的所述像素的所述像素值，并且q1是所述相邻块的与所述块边界相距一个像素的所述像素的所述像素值。
根据一个实施例，所述修改所述第一块中紧邻所述块边界的所述像素的所述像素值p0是通过将所述第一偏移添加到所述像素值p0来执行的，并且所述修改所述相邻块中紧邻所述块边界(20)的所述像素的所述像素值q0是通过从所述像素值q0中减去所述第一偏移来执行的。
可替换地，所述第一偏移可以被计算为使得所述第一偏移等于(9×(q0-p0)-3×(q1-p1)+8)＞＞4，其中，＞＞表示右移运算。
根据一个可替换的实施例，可以应用截断，其中，如果所述第一偏移小于-tC，则通过将所述第一偏移设置为等于-tC来将所述第一偏移截断到-tC与tC的间隔内，并且如果所述第一偏移大于tC，则通过将所述第一偏移设置为等于tC来将所述第一偏移截断到-tC与tC的间 隔内，其中，tC是取决于指派给所述相应的块的量化参数值的第二阈值。
所述修改所述第一块的与所述块边界相距一个像素的所述像素的所述像素值p1是通过将第二偏移添加到所述像素值p1来执行的，其中，所述第二偏移被计算为(p0+p2-2*p1+2*(first offset))/4的近似值，其中，p2是所述第一块的沿着所提到的像素线与所述块边界相距两个像素的所述像素的像素值，并且其中，所述修改所述第二块的与所述块边界相距一个像素的所述像素的所述像素值q1是通过将第三偏移添加到所述相应的像素值来执行的，其中，所述第三偏移被计算为(q0+q2-2*q1-2*(first offset))/4的近似值，其中，q2是所述第二块的沿着所提到的像素线与所述块边界相距两个像素的所述像素的像素值。
可替换地，所述第二偏移可以被计算为使得所述第二偏移等于(((p2+p0+1)＞＞1)-p1+first offset)＞＞1，其中，＞＞表示右移运算；并且所述第三偏移可以被计算为使得所述第三偏移等于(((q2+q0+1)＞＞1)-q1-first offset)＞＞1。可以以与截断所述第一偏移相对应的方式来截断所述第二偏移和所述第三偏移。
所述第一阈值应当被选择为适当的值，并且根据一个实施例，可以基于指派给所述相应的块的至少一个量化参数值来确定所述第一阈值。可以向每一个相应的块指派这些量化参数值，其中，所述第一阈值可以基于指派给所述相应的块的量化参数值来确定，使得所述阈值的所述值是基于以下各项中的任意一项来确定的：最大量化参数值，或者所述量化参数值的平均值。
可替换地，所述第一阈值的所述值可以被确定为delta截断值乘以预定的乘数值。
如果应用截断，则优选地使用在所述截断操作之前的所述第一偏移的绝对值来与所述第一阈值进行比较。
虽然所描述的方法特别适用于处理视频帧，但是该方法也可以用于通过相应的方式来处理其它类型的图像。
根据另一个方面，还提供了一种适合于减小与图像的块边界的连续像素相关联的块效应的去块效应滤波器单元。所述去块效应滤波器 单元包括：像素选择器，被配置为从第一块中选择至少两个连续的像素并且从第二相邻块中选择至少两个连续的像素，其中，所述块位于块边界的相对侧上，并且所述像素形成垂直于所述块边界的像素线。去块效应滤波器单元的偏移计算器被配置为计算针对每一个块中紧邻所述块边界的所述两个像素的第一偏移，而偏移评估器被配置为将所述第一偏移与第一阈值进行比较。此外，像素值修改器被配置为如果在所述偏移评估器处abs[first offset]＜第一阈值，则通过对来自所述第一块的n个连续像素和来自所述相邻块的m个连续像素应用常规滤波，来修改所述像素的相应像素值，或者如果在所述偏移评估器(63)处abs[first offset]＞＝第一阈值，则通过对来自所述第一块的j个连续像素和来自所述第二块的k个连续像素应用弱滤波或者根本不应用滤波，来修改所述像素的相应像素值，其中，n＞0、m＞0、n＞＝j且m＞＝k。
根据一个实施例，所述偏移计算器被配置为基于每一个块中最靠近所述块边界的所述两个像素的所述相应的像素值来计算所述第一偏移，并且所述像素值修改器被配置为如果abs[first offset]＜第一阈值，则基于所述第一偏移来修改紧邻所述块边界的至少所述两个像素的所述相应的像素值。
所述像素值修改器还可以被配置为基于所述第一偏移修改紧邻所述块边界的至少所述两个像素的所述相应的像素值，并且其中，如果由所述偏移评估器确定abs[firstoffset]＜第一阈值，则所述像素值修改器被配置为分别基于第二偏移和第三偏移来修改与所述块边界相距一个像素的所述两个像素的所述相应的像素值。
根据一个实施例，所述像素选择器被配置为从第一块中选择三个连续的像素并且从相邻块中选择三个连续的像素；所述偏移计算器被配置为基于每一个块中最靠近所述块边界的所述两个像素的所述相应的像素值来计算所述第一偏移，并且其中，如果由所述偏移计算器确定abs[first offset]＜第一阈值，所述像素值修改器被配置为基于所述第一偏移来修改紧邻所述块边界的所述两个像素的所述相应的像素值，并且分别基于第二偏移和第三偏移来修改与所述块边界相距一个像素的所述两个像素的所述相应的像素值，其中，所述偏移计算器被进一 步配置为基于所述第一块的所述三个像素的所述相应的像素值和所述第一偏移导出所述第二偏移，并且基于所述相邻块的所述三个像素的所述相应的像素值和所述第一偏移导出所述第三偏移。
根据一个实施例，所述偏移计算器被配置为将所述第一偏移估计为紧邻所述块边界的所述两个像素的所述像素值的预期修改的估计，其中，这些像素值是在对所述两个像素值进行去块效应滤波期间估计的。
根据另一个实施例，取而代之的是，所述偏移计算器被配置为将所述第一偏移计算为基于(9*(q0-p0)-3*(q1-p1))/16的近似值，其中，p0是所述第一块中紧邻所述块边界的所述像素的所述像素值，p1是所述第一块的与所述块边界相距一个像素的所述像素的所述像素值，q0是所述相邻块中紧邻所述块边界的所述像素的所述像素值，并且q1是所述相邻块的与所述块边界相距一个像素的所述像素的所述像素值。
根据一个实施例，所述像素值修改器被配置为通过将所述第一偏移添加到所述第一块中紧邻所述块边界的所述像素的所述像素值p0来修改所述像素值p0，并且通过从所述相邻块中紧邻所述块边界的所述像素的所述像素值q0中减去所述第一偏移来修改所述像素值q0。
可替换地，所述偏移计算器可以被配置为将所述第一偏移计算为等于(9×(q0-p0)-3×(q1-p1)+8)＞＞4，其中，＞＞表示右移运算。
此外，所述去块效应滤波器单元可以包括截断单元，被配置为如果所述第一偏移小于-tC，则通过将所述第一偏移设置为等于-tC来将所述第一偏移截断到-tC与tC的间隔内，并且如果所述第一偏移大于tC，则通过将所述第一偏移设置为等于tC来将所述第一偏移截断到-tC与tC的间隔内，其中，tC是取决于指派给所述相应的块的量化参数值的第二阈值。
所述像素值修改器可以被进一步配置为通过将第二偏移添加到所述第一块的与所述块边界相距一个像素的所述像素的像素值p1，来修改像素值p1，其中，所述偏移计算器被配置为将所述第二偏移计算为使得所述第二偏移等于(p0+p2-2*p1+2*(first offset))/4，其中，p2是所述第一块的沿着所提到的像素线与所述块边界相距两个像素的所述像 素的所述像素值，并且其中，所述像素修改器被进一步配置为通过将第三偏移添加到所述第二块的与所述块边界相距一个像素的所述像素的所述像素值q1，来修改所述像素值q1，其中，所述偏移计算器被进一步配置为将所述第三偏移计算为基于(q0+q2-2*q1-2*(firstoffset))/4的近似值，其中，q2是所述第二块的沿着所提到的像素线与所述块边界相距两个像素的所述像素的所述像素值。
根据另一个实施例，所述偏移计算器被配置为将所述第二偏移计算为使得所述第二偏移等于(((p2+p0+1)＞＞1)-p1+first offset)＞＞1，其中，＞＞表示右移运算；并且将所述第三偏移计算为使得所述第三偏移等于(((q2+q0+1)＞＞1)-q1-first offset)＞＞1。
所述截断单元可以被进一步配置为以与截断所述第一偏移相对应的方式来对所述第二偏移和所述第三偏移进行截断。
如果应用截断，则所述偏移评估器被配置为在执行所述比较操作(abs[firstoffset]＜第一阈值)时使用在截断之前的所述第一偏移的所述值。当计算所述第二偏移和所述第三偏移时，可以使用在所述截断之前或所述截断之后的所述第一偏移的所述值。
根据另一个方面，提供了一种编码器，包括根据上述实施例中的任意一个的去块效应滤波器单元。
根据另一个方面，提供了一种解码器，包括根据上述实施例中的任意一个的去块效应滤波器单元。
根据另一个方面，提供了一种用户设备，所述用户设备包括存储器，被配置为存储编码的图像；根据上述实施例中的任意一个的解码器，被配置为将所述编码的图像解码为解码的图像；以及媒体播放器，被配置为将所述解码的图像转化为能够在显示器上显示的图像数据。
根据另一个方面，提供了另一种用户设备，所述用户设备包括根据上述实施例中的任意一个的编码器，被配置为将图像编码为编码的图像，并且经由I/O单元向进行接收的实体提供所述编码的图像。
根据另一个方面，提供了一种网络设备，所述网络设备作为或者属于通信网络中的网络节点，该网络设备能够在进行发送的单元与进行接收的用户设备之间分发图像，所述网络设备包括根据上述实施例 中的任意一个的编码器和/或根据上述实施例中的任意一个的解码器(100)。
根据另一个方面，提供了一种用于减小与图像的块边界(20)的连续像素相关联的块效应的计算机程序，其中，所述计算机程序包括当在计算机上运行时使所述计算机执行以下操作的代码装置：从第一块中选择至少两个连续的像素并且从相邻块中选择至少两个连续的像素，所述块位于块边界的相对侧上，并且所述像素形成垂直于所述块边界的像素线；计算针对每一个块中紧邻所述块边界的所述两个像素的第一偏移；将所述第一偏移与第一阈值进行比较；以及如果abs[first offset]＜第一阈值，则通过对来自所述第一块的n个连续像素和来自所述第二块的m个连续像素应用常规滤波，来修改所述像素的相应像素值，或者如果abs[first offset]＞＝第一阈值，则通过对来自所述第一块的j个连续像素和来自所述第二块的k个连续像素应用弱滤波或者根本不应用滤波，来修改所述像素的相应像素值，其中，n＞0、m＞0、n＞＝j且m＞＝k。
根据另一个方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码装置和诸如上文所描述的计算机程序等的计算机程序，并且所述计算机程序产品能够存储在所述计算机可读装置上。
现在将在下文中进一步详细描述与上述实施例有关的进一步细节和示例。
附图说明
通过参照下面结合附图给出的描述，可以最佳地理解本文的一般构思及其其它目的和优点，在附图中：
图1a和图1b分别是表示自然边缘和块效应的像素值的示意图。
图2a和图2b分别示出了由垂直定向的块边界和水平定向的块边界分离的相邻像素块的两个实施例。
图3a-3c是根据不同的实施例的减小块效应的可替换的方法的流程图。
图4是由垂直块边界分离的像素行的示意图。
图5是根据一个实施例的对偏移值进行截断的方法的流程图。
图6是根据一个实施例的去块效应滤波器单元的方框图。
图7是根据一个实施例的包括去块滤波器模块的计算机的示意图。
图8是图6的去块效应滤波器单元或图7的去块效应滤波器模块的可替换的示意图。
图9是根据一个实施例的包括去块效应滤波器单元的编码单元的示意图。
图10是根据一个实施例的包括去块效应滤波器单元的解码单元的示意图。
图11a是根据一个实施例的包括解码器和去块效应滤波器单元的用户设备的示意图。
图11b是根据另一个实施例的包括编码器和去块效应滤波器单元的另一个用户设备的示意图。
图12是根据一个实施例的通信网络中的网络设备的示意图，其中，网络设备装备有具有去块效应滤波器单元的编码器和/或解码器。
具体实施方式
在附图中，针对类似的或相应的元件，使用了相同的参考数字。这些实施例大体上涉及用于防止图片中的块边界上的块效应的去块效应滤波，在典型的场景中，该图片是视频帧，其中，针对块界限的第一像素假设现有的去块效应滤波函数。可以通过改变原始像素值的偏移或delta参数(Δ)来修改像素值。如果在滤波之前的原始像素值是A并且在滤波之后是B，则偏移或delta参数是B-A或A-B，使得在块边界一侧上偏移可以是delta，并且在块边界另一侧上偏移可以是-delta。在该上下文中并且在本文中，表述边界应当对应于表述边缘或界限。
delta参数用于确定是在块边界处存在块效应还是存在自然边缘。如果delta的值超过预定的阈值(这里称作第一阈值)，则假设存在应当仅被执行有限的滤波或者根本不被执行滤波的自然边缘。更具体地说，在这种情况下，将在该特定的块边界上对仅一个像素进行滤波或 者根本不对像素进行滤波。
图1a是第一块的像素值10a、11a、12a和相邻块的像素值13a、14a、15a的图示，其中，像素值表示块边界20处具有自然边缘的场景，即，两个相邻块的像素的像素值之间的明显差别，因此需要导致重新产生指示的像素值的滤波。像素值之间的这种较大差别被提议为自然源而不是块效应。
另一方面，图1b示出了第一块的像素值10b、11b、12b和相邻块的像素值13b、14b、15b，其中，相对块的像素值之间的差别明显小于针对图1a的情况下的差别，并且很可能已经出现，这是由于在视频编码或者任何其它图像编码中使用的量化和/或预测。更具体地说，位于图1b的边界跨越附近的像素的像素值将被认为形成了块效应，当识别出该块效应时，需要根据本文所描述的方法通过应用导致对靠近块边界的像素的所识别的像素值的适合的近似的滤波来对块效应进行处理，其中，替代根据图1b的直线的滤波，需要导致根据虚线的近似的滤波。在本示例中，将相应地修改每一个块中的两个像素。
块中的每一个像素具有相应的像素值。视频帧通常具有指派给这些像素的颜色值，其中，用定义的颜色格式来表示这些颜色值。通用颜色格式之一针对每一个像素使用一个亮度分量和两个色度分量，但是存在其它格式，例如，针对每一个像素使用红色分量、绿色分量和蓝色分量。
通常，可能采用不同的滤波决策和不同的去块效应滤波器来单独地进行亮度分量滤波和色度分量滤波。但是，与在H.264/AVC中类似，在色度滤波中使用亮度滤波决策也是可能的。可以应用这些实施例以对亮度分量进行滤波，对色度分量进行滤波，或者对亮度分量和色度分量二者进行滤波。在特定的实施例中，应用这些实施例以实现亮度或明亮度(luma)滤波。然后，可以在针对诸如色度等的其它分量做出滤波决策时使用针对诸如明亮度等的一个分量的滤波决策或滤波决策的各个部分。
可以对相邻块之间的边界、边缘或界线进行去块效应滤波。因此，这些边界可以是垂直边界20，如图1a、图1b所示。在图2a中，垂直 边界20被分离为在诸如视频帧等的图像中并排地呈现的两个8x4的相邻块21、22。可替换地，这些边界是分离两个相邻块21、22的水平边界20，其中，在视频帧中，一个块21被部署在另一个块22之上，如图2b中所指示的。
在特定的实施例中，首先从最左侧的边界开始并且按照边界的几何顺序贯穿边界直至右手侧，来对垂直边界进行滤波。然后，从顶部的边界开始并且按照边界的几何顺序贯穿边界直至底部，来对水平边界进行滤波。然而，这些实施例不限于这种特定的滤波顺序，并且实际上可以根据任何预定的滤波顺序来应用这些实施例。在特定的实施例中，优选地不对视频帧的边缘处的边界进行滤波，因此从去块效应滤波中排除视频帧的边缘处的边界。
根据这些实施例，在如图2a中的垂直块边界的情况下，用“像素线”和“相应的像素线”表示“像素行”和“相应的像素行”，并且在如图2b中的水平块边界的情况下，用“像素线”和“相应的像素线”表示“像素列”和“相应的像素列”。
图3a是描述了根据一个实施例的减小与视频帧或任何其它图像中的具有多个像素的当前块与具有多个像素的相邻块之间的块边界的连续像素相关联的块效应的方法的流程图。
现在，将在本文中结合各个实现实施例进一步描述去块效应滤波。
通过选择块边界的将被滤波的连续像素(如步骤S1中所指示的)来发起图3a中描述的实施例的方法。在下一个步骤S2中，基于所选择的像素中的至少一些来计算第一偏移，并且在另一个步骤S3中，将第一偏移的绝对数值(即，abs[first offset])与第一阈值进行比较。如果在步骤S3中确定第一阈值超过abs[first offset]，则通过修改连续像素的相应像素值来执行常规滤波，如使用步骤S4所指示的。可以将后一个步骤描述为对第一块中的n个像素和相邻块中的m个像素进行滤波，其中，n＞0且m＞0。然而，如果不满足上面提到的条件，即，[first offset]等于或超过第一阈值，则取而代之的是执行有限滤波(即，弱滤波)或者甚至根本不执行滤波，如使用步骤S5所指示的。在后一种情况下，与如果应用传统的滤波所需的像素相比，通常将修 改更少的像素。可以将后一种情况描述为对第一块中的k个像素和相邻块中的1个像素进行滤波，其中，n＞＝j且m＞＝k。在典型的场景中，m和n等于1或2，并且可以彼此相等或者不同，而k和l通常为0或1。此外，j和k可以彼此不同或相同。
所描述的实施例导致滤波器的计算复杂度减小，这是因为在很多情况下，与如果应用传统滤波相比，将需要对更少的像素值进行滤波。
根据一个实施例，第一阈值的值被选择为使得其取决于指派给相应块的量化参数(QP)值，而根据另一个实施例，取而代之的是将第一阈值确定为delta截断值乘以预定的乘数值。在第一替换形式中，对截断值和阈值进行更精确的优化是可能的，这是因为它们不依赖于彼此，而在第二替换形式中，不需要针对阈值的单独的表格。取而代之的是，使用与针对截断值的表格相同的表格。
考虑第一块中的连续像素41、42、43、44(其分别称作p0、p1、p2和p3)和相邻块中的连续像素45、46、47、48(其分别称作q0、q1、q2和q3)，其中，对由块边界20分离的两个块(如图4中所指示的)进行去块效应滤波。
根据一个实施例，在步骤S2中计算出的第一偏移将基于每一个块中最靠近块边界的两个像素41、42、45、46的相应像素值，并且在步骤S3中的评估中，如果abs[firstoffset]小于第一阈值，则在图3a的后续修改步骤S4中基于第一偏移来修改紧邻块边界20的至少两个像素41、45的相应像素值。
更具体地说，可以以多种方式来执行通过参照图3a所描述的滤波方式对像素的修改。
根据现在将参照图3b描述的一个实施例，基于第一偏移无条件地修改紧邻块边界20的至少两个像素41、45的相应像素值，如在图3b中的步骤S40或S50中所指示的，并且其中，如果abs[first offset]小于第一阈值，则还修改与块边界20相距一个像素的两个像素42、46的相应像素值，其中，在已经在步骤S41中计算出第二偏移和第三偏移之后，在S42中分别基于第二偏移和第三偏移来执行后一种修改。
根据图3b的实施例可以具体表现如下。
在这里，在步骤S2中，将第一偏移计算为基于(9*(q0-p0)-3*(q1-p1))/16的近似值，其中，p0是第一块21中紧邻块边界20的像素41的像素值，p1是第一块21中紧邻块边界20的像素42的像素值，q0是相邻块22中紧邻块边界20的像素45的像素值，并且q1是相邻块22中紧邻块边界20的像素46的像素值。
不论步骤S3中的比较结果如何，通过执行步骤S40或S50来执行对像素值p0和q0的修改。在两种场景中，通过将第一偏移添加到第一块21中紧邻块边界20的像素41的像素值p0来修改像素值p0，并且通过从所述相邻块22中紧邻块边界20的像素45的像素值q0中减去第一偏移来修改像素值q0。
可以顺序地执行在步骤S40和S42执行的修改，如图3b所示，或者可以顺序地但是以相反的顺序(即，首先执行步骤S41和S42，然后执行步骤S40)执行在步骤S40和S42执行的修改。可替换地，可以至少部分并行地执行步骤S40和S42。
当应用上述实施例时，如果将信号解释为斜坡(即，识别为直线)或者近似为直线而不是块效应，则第一偏移的值将近似等于0，同时通过如上所述的处理一条像素线中的像素来减小块边界20处的块效应。可以针对块中的(水平的或垂直的)线中的一条线(例如，如上述的包括块中的像素41、42、43、44的线)或者针对块中的多条(即， 至少两条)线(可能针对块中的所有(水平的或垂直的)线12)，通过针对每一条线重复所描述的方法步骤来执行该像素修改。
前面概括地讨论的去块效应滤波涉及滤波器决策，该滤波器决策确定是否对块的水平或垂直块边界应用去块效应滤波器。如果该决策为肯定的，则可以将去块效应滤波器应用于块的所有列(垂直线)或行(水平线)。可替换地，可以针对每一列或每一行做出进一步的滤波决策，以决定是否将应用去块效应滤波和/或针对特定的列或行使用哪一种去块效应滤波器。因此，在下面所描述的图3a或图3b或图3c中所示的方法可以应用于视频帧中的像素块中的一列、一行、多列、多行或者至少一列和至少一行二者。可以进一步预期的是，去块效应滤波不一定必须应用于视频帧中的所有块。相比之下，优选地，这种去块效应滤波仅应用于在其处存在块效应的块和块边界，如一个或更多个滤波器决策所确定的。
可以首先在一个实施例中对第一偏移执行截断，从而将第一偏移的值限制在-tC与tC的间隔内。阈值tC优选地取决于指派给块的量化参数(QP)值。在这种情况下，可以使用具有针对不同的QP值的不同阈值的表格。
作为图3a或图3b的步骤S3的延续，图5示出了该截断动作。根据图5，下一个步骤S20检查第一偏移是否在间隔-tC与tC内，即，是否满足-tC≤first_offset≤tC。在这种情况下，该方法直接继续到图3b或图3c的步骤S40，并且不需要对第一偏移进行修改。然而，如果第一偏移不在间隔内，如在步骤S20中所确定的，则方法继续到步骤S21，在步骤S21中，将第一偏移截断为具有处于给定的间隔内的值。因此，如果第一偏移＜-tC，则在步骤S21中，将第一偏移设置为具有值-tC。相应地，如果第一偏移＞tC，则在步骤S21中，将第一偏移设置为具有值tC。然后，该方法继续到图3b或图3c的步骤S40。
与第一偏移类似，可以将第二偏移和第三偏移截断到-tC2与tC2的间隔内，其中，阈值tC2是基于指派给块的QP值来确定的。在该情况下，在图3b或图3c的步骤S41和S42之间执行图5的过程。在特定 的实施例中，基于在图5中用于对第一偏移进行截断的阈值tC来确定阈值tC2。例如，或者对于适应硬件的实现，tC2＝tC＞＞1，其中，tC＞＝0。
应当理解的是，如果将截断应用于本文所描述的实施例中的任意一个，则使用在截断之前导出的第一偏移的值与第一阈值进行比较。此外，当计算第二偏移和第三偏移时，可以使用在截断之前或之后的第一偏移的值。
根据一个实施例，第一阈值的值取决于量化参数(QP)，这是因为块效应的强度也取决于QP。可替换地，delta截断值tc(QP)可以与某一乘数一起使用，其中，通常可以从表格tc(QP)中读取tc。举例说明，可以使用值tc*8。可替换地，可以从单独的表格thr1(QP)中读取和选择阈值。
当用编程语言应用上述实施例时，上述实施例可能看起来像下面的示例。
这里，(X+8)＞＞4用作X/16的整数表示，其中，＞＞表示右移运算。因此，在上文提到的特定实施例中，步骤S2将第一偏移计算为基于并等于(9×(q0-p0)-3×(q1-p1)+8)＞＞4或者计算为(9×(q0-p0)-3×(q1-p1)+8)＞＞4的近似值。
这里，Clip3函数描述了将输出值截断到前两个函数自变量之间的范围。此外，将在截断之前应用的第一偏移的值也可以在(abs[first offset]＞第一阈值)中使用。
在可替换的实施例中，使用了诸如(9×(q0-p0)-3×(q1-p1))/16的整数表示并且优选地在硬件和/或软件中有效地实现的此类整数表示之类的其它实现。
可以向块中的每一个指派不同的量化参数值，并且其中，基于指派给相应的块的量化参数值来确定第一阈值，使得基于有关的最大量化参数值或形成块边界的两个块的量化值的平均值来确定第一阈值的值。
在另一个实施例中，修改块边界的任意一侧上的任意两个像素，或者根本不修改任意一个像素。在图3c中示出了这样的实施例，其中，如果第一阈值不超过abs[firstoffset]，则不执行滤波，如使用替代图3b的步骤S50的步骤S50’所指示的，而如果第一阈值超过abs[first offset]，则执行与图3b中相同的过程。可以将这种方法描述如下：
当用编程语言应用上述实施例时并且当应用截断时，上述实施例可能看起来像下面的示例：
在上面给出的示例中，用tc*8作为第一阈值，但是可以取而代之的是使用第一阈值的其它可替换的值。
此外，在该情况下，在分别执行步骤S40或S42之前，图3b或图3c的步骤S3和S41后面跟着图5的步骤S20和S21(如果适用的话)。
上文公开的实施例定义了使用公式生成最靠近块边界的像素的第一偏移的去块效应滤波器，其中，该公式当应用于具有像素值的斜坡时近似产生零、优选地刚好为零，并且当应用于具有像素值的阶梯时产生平滑像素值中的阶梯的偏移值。例如，可以将斜坡描述为线性增加或减小的像素值，例如，10、20、30、40。当计算针对这些像素值(即，p1＝10，p0＝20，q0＝30，q1＝40)的第一偏移时，第一偏移将为 零。相应地，可以将阶梯描述为像素值的阶梯增加或阶梯减小，例如，10、10、20、20。当计算针对这些像素值(即，p1＝10，p0＝10，q0＝20，q1＝20)的第一偏移时，如果first_offset＝(9×(q0-p0)-3×(q1-p1))/16，则第一偏移将为3.75，或者如果first_offset＝(9×(q0-p0)-3×(q1-p1)+8)＞＞4，则第一偏移将为4。然后，修改的像素值将分别为10、13.75、16.25、30或者10、14、16、20，由此实现了对阶梯的平滑。对于平整线，即，如果像素值相等(p0＝p1＝q0＝q1)，则第一偏移也将为零。
本实施例适合于联合对概括地说图像并且具体地说具有帧的视频的编码和解码来防止块效应。因此，这些实施例可以应用于这样的视频编码和解码标准，即，这些标准将视频帧划分为像素块从而冒着在块边界上具有块效应的风险。本实施例可以应用于的这种标准的示例是如上文已经提到的H.264和HEVC。具体地说，HEVC具有在弱滤波模式与强滤波模式之间进行选择的可能性。然后，可以在弱滤波模式中有利地使用本实施例来计算用于修改块边界上的像素线和相应的像素线中的像素值的偏移。因此，关于是否根据现有的HEVC来执行这种去块效应滤波的决策可以有利地用于本实施例。
根据图3a-3c中的任意一个中公开的实施例中的任意一个的减小块效应的方法优选地由去块效应滤波器单元来执行。因此，这种去块滤波器单元然后在步骤S1中选择有关的像素，在步骤S2中计算第一偏移，在步骤S3中将第一偏移与第一阈值进行比较，并且在步骤S4、S5、S40、S42或S50中的任何一个中修改相应的像素值。图6是这种去块效应滤波器单元60的实施例的示意性方框图。
去块效应滤波器单元60包括像素选择器61，其被配置为选择有关的像素，偏移计算器62，其被配置为如本文在前面所公开的针对图像中的像素块中的像素线来计算第一偏移、第二偏移和第三偏移。
偏移评估器63被配置为通过将计算出的偏移与阈值进行比较来对计算出的偏移进行评估，以确定将通过滤波的方式修改哪些像素以及将如何对相应的像素进行修改，去块效应滤波器单元60的像素值修改器64被配置为根据偏移评估器的结果来修改像素值。根据一个实施例，像素值修改器64被配置为通过如果abs[first offset]＜第一阈值则 修改一个或更多个像素值来应用常规滤波，或者通过修改更少的像素值或者另外根本不修改任何像素值来应用弱滤波。因此，去块滤波器单元60将应用常规滤波或者弱滤波或者根本不应用滤波，这取决于基于偏移评估器63的结果激活了像素值修改器的哪一个可替换的功能。
像素值修改器64被配置为如果基于偏移评估器63的结果需要的话，则通过将由偏移计算器62计算出的第一偏移添加到块中的像素线中最靠近块边界的像素的像素值来修改该像素的像素值以形成修改的像素值。通过相应的方式，像素值修改器64被进一步配置为修改最靠近块边界但是在图像中的相邻像素块中的相应像素线中的像素的像素值。通过从该像素的像素值中减去由偏移计算器62计算出的第一偏移来实现由像素值修改器64执行的后一种修改，以形成修改的像素值。
这里，在特定的实施例中，像素值修改器64能够将第一偏移添加到像素线中最靠近块边界的像素的像素值以形成修改的像素值。像素值修改器64还能够从相应的像素线中最靠近块边界的像素的像素值中减去第一偏移以形成修改的像素值，或者避免修改像素值，这均取决于偏移评估器63的结果。
在特定的实施例中，偏移计算器62被配置为将第一偏移计算为f((9×(q0-p0)-3×(q1-p1))/16)，即，(9×(q0-p0)-3×(q1-p1))/16的函数f()或表示。该函数优选地输出(9×(q0-p0)-3×(q1-p1))/16的整数表示，并且优选地，该函数适合于硬件实现。在一个实施例中，偏移计算器62被配置为计算第一偏移使得它等于(9×(q0-p0)-3×(q1-p1)+8)＞＞4或者是(9×(q0-p0)-3×(q1-p1)+8)＞＞4的近似值。在后一种情况下，截断单元65被配置为对例如计算出的第一偏移应用截断以截断到-tC与tC的间隔内，其中，值tC可以取决于与块相关联的QP值，可以从截断单元65可以访问的表格或任何其它数据源获得该值。当应用截断时，偏移评估器63被配置为使用在截断之前导出的第一偏移与第一阈值进行比较。通过相应的方式，截断单元65被配置为还相应地截断第二偏移和第三偏移。然而，偏移计算器62可以被配置为基于在截断之前或截断之后的第一偏移的值来计算第二偏移和第三偏移。
可替换地，去块效应滤波器单元60可以包括多个截断单元，每 一个截断单元被配置为相应地截断一个或更多个偏移值。
在优选的实施例中，偏移计算器62还被配置为基于(p2+p0-2×p1+2×Δ)/4来计算针对块中的像素线的第二偏移。
在特定的实施例中，偏移计算器62被配置为将第二偏移计算为g((p2+p0-2×p1+2×Δ)/4)，即，(p2+p0-2×p1+2×Δ)/4的函数g()或表示。该函数优选地输出(p2+p0-2×p1+2×Δ)/4的整数表示，并且优选地，该函数适合于硬件实现。在一个实施例中，偏移计算器62被配置为基于、等于(((p2+p0+1)＞＞1)-p1+Δ)＞＞1或者计算为(((p2+p0+1)＞＞1)-p1+Δ)＞＞1的近似值来计算第二偏移。偏移计算器62还被配置为基于(q2+q0-2×q1-2×Δ)/4来计算针对相邻块中的相应像素线的第三偏移。
偏移计算器62还被配置为基于(q2+q0-2×q1-2×Δ)/4来计算针对相邻块中的相应像素线的第三偏移。
在特定的实施例中，偏移计算器62被配置为将第三偏移计算为h((q2+q0-2×q1-2×Δ)/4)，即，(q2+q0-2×q1-2×Δ)/4的函数h()或表示。该函数优选地输出(q2+q0-2×q1-2×Δ)/4的整数表示，并且优选地，该函数适合于硬件实现。在一个实施例中，第三偏移计算器260被配置为基于、等于(((q2+q0+1)＞＞1)-q1-Δ)＞＞1或者计算为(((q2+q0+1)＞＞1)-q1-Δ)＞＞1的近似值来计算第三偏移。
可替换地，去块效应滤波器单元60可以包括多个偏移计算器，每一个偏移计算器被配置为计算第一偏移、第二偏移和第三偏移中的一个或更多个。
去块效应滤波器单元60的像素值修改器64被另外配置为如果满足针对偏移评估器设置的条件(即，abs[first offset]＜第一阈值)，则修改块中的像素线中的与块边界相距第二近的像素的像素值。如果满足所提到的条件，则像素值修改器64还可以将由偏移计算器62计算出的第二偏移添加到该像素的像素值。由于相同的原因，像素值修改器64被另外配置为修改与块边界相距第二近但是在相邻块中的相应像素线中的像素的像素值。该修改是通过将由偏移计算器62计算出的第三偏移添加到该像素的像素值来实现的。
根据一个实施例，像素值修改器64被配置为如果abs[first offset]＞＝第一阈值，则仅修改每一个块中最靠近块边界的一个像素，而根据另一个实施例，在这种情况下，根本不修改像素。
特定的方面涉及一种用于减小图像中的具有多个像素的块与相邻的具有多个像素的块之间的块边界处的块效应的去块效应滤波器单元60。参照图6，去块效应滤波器单元60包括偏移计算器62，其被配置为基于以下各项来计算第一偏移：块中的像素线中最靠近块边界的像素的像素值、该像素线中的与块边界相距第二近的像素的像素值、相邻块中的相应或相对的像素线中最靠近块边界的像素的像素值以及该相应的像素线中的与块边界相距第二近的像素的像素值。像素线和相邻的像素线垂直于块边界。
第一偏移是由偏移计算器62基于这些像素值和公式计算的，该公式在像素值当沿着像素线和相应的像素线前进时线性增加或减小或者相同时产生约为零(优选地等于零)的偏移值，并且在像素值当沿着像素线和相应的像素线前进时阶梯式地增加或减小时产生平滑像素值中的阶梯的偏移值。去块效应滤波器单元60还包括像素值修改器64，其被配置为通过将第一偏移添加到像素线中最靠近块边界的像素的像素值来修改像素线中最靠近块边界的像素的像素值，以形成修改的像素值。像素值修改器64被进一步配置为通过从相应像素线中最靠近块边界的像素的像素值中减去第一偏移来修改相应像素线中最靠近块边界的像素的像素值，以形成修改的像素值。
虽然结合图6所公开的相应单元61-65已经公开为所描述的去块效应滤波器单元60中的物理上分离的单元，并且所有单元可以是专用电路(例如，ASIC(专用集成电路))，但是去块效应滤波器单元60的可替换实施例是可能的，其中，所有单元61-65中的一些或全部被实现为在通用处理器上运行的计算机程序模块。在图7中公开了这种实施例。
图7示意性地示出了具有处理单元72(例如，DSP(数字信号处理器)或CPU(中央处理单元))的计算机70的实施例。处理单元72可以是被配置为执行本文所描述的方法的不同步骤的、如图7中指示 的单个单元或多个单元。计算机70还包括输入/输出(I/O)单元71，其用于接收记录的或生成的视频帧或者编码的视频帧或解码的视频数据或者已经通过相应的方式处理的任何其它图像。在图7中，I/O单元71已经被示出为单个单元，但是同样可以以单独的输入单元和单独的输出单元的形式来布置I/O单元71。
此外，计算机70包括至少一个非易失性存储器形式的计算机程序产品73，例如，EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪存或磁盘驱动器。计算机程序产品73包括计算机程序74，其包括代码装置，当在计算机70上例如由处理单元72运行该代码装置时，该代码装置使计算机70执行前面结合图3a、图3b或图3c中的任意一个所描述的方法的步骤。因此，在一个实施例中，计算机程序74中的代码装置包括去块效应滤波器模块79或去块效应滤波器设备中用于选择要处理的像素的像素选择器模块75，用于计算所需偏移值的偏移计算模块76以及用于修改像素值的像素值修改模块77。当在处理单元72上运行上文所描述的模块(其一起形成去块效应滤波器模块79或者形成去块效应滤波器模块79的一部分)时，这些模块实质上执行图3a、图3b或图3c中的任意一个中的流程图的步骤。因此，当在处理单元72上运行不同的模块时，这些模块与图6的相应单元91-65相对应。
计算机程序74可以另外包括截断模块78，并且由于与图3a、图3b和图3c的单元可以被配置为单独的单元相同的原因，计算机程序74可以另外包括其它单独的模块。
图7的计算机70可以是用户设备，或者可以存在于用户设备1100中。在这种情况下，用户设备1100可以另外包括或者连接到显示器(未示出)以实现对视频数据和/或其它图像数据的显示。应当理解的是，上文所描述的计算机70通常可以包括其它实体，然而，对于理解在本文中关注的去块效应机制而言，这些实体不是必须的，因此，为了简化的原因，在图7中未示出这些实体。
还可以根据图8示出图6的去块效应滤波器单元60或者图7的去块效应滤波器模块79，其中，单元61-63是用滤波器决策单元80来表示的，滤波器决策单元80被配置为如上文针对相应的单元所描述 的处理视频帧或其它图像的像素，并且其中，用图8中的滤波单元81表示图6的单元64以及可选择地还有单元65，其中，滤波单元81被配置为如上文针对相应的单元所指示的通过修改相应像素来对图像进行滤波。
图6的去块效应滤波器单元60或图7的去块效应滤波器模块79优选地用于视频编码。它在视频编码器和视频解码器二者中起作用并且因此优选地实现在视频编码器和视频解码器二者中。视频解码器可以优选地实现在硬件中，但是也可以实现在软件中。对于视频编码器，这一点同样成立。
图9是根据一个实施例的用于对诸如视频序列的视频帧等的图像中的像素块进行编码的简化的编码器90的示意性方框图，其中，编码器90包括用于对接收的视频帧进行编码的编码单元91、用于对将要滤波的内容进行解码的解码单元92以及如上所述的去块效应滤波器单元60。
图10是包括用于对接收的视频帧或其它类型的图像进行解码的解码单元101和去块效应滤波器单元60的简化的解码器100的示意性方框图，其中，解码器100通常可以布置在用户设备(未示出)中，其中，用户设备可以是具有媒体解码功能的任何设备，该设备对编码的视频帧的编码的视频流进行操作从而对视频帧进行解码，并且用户设备可以使视频数据可用。这种设备的非限制性示例包括移动电话和其它便携式媒体播放器、平板电脑、台式机、笔记本、个人录像机、多媒体播放器、视频流服务器、机顶盒、TV、计算机、解码器、游戏机等。用户设备通常还包括存储器，其被配置为存储经编码的视频帧。
在图11中，用设备1100a已经被示出为包括解码器100和媒体播放器1101，其中，解码器100被实现为媒体播放器1001的一部分。然而，这应当仅被示为用户设备1100a的实现实施例的示例性的、而非限制性的示例。通常使编码的视频帧或其它图像从存储器1102进入解码器100，其中，解码器100包括根据上述实施例中的任意一个的去块效应滤波器单元60。
解码器100将编码的视频帧(视频比特流)解码为解码的视频帧。 然后，将经解码的视频帧提供给媒体播放器1101，媒体播放器1101被配置为将经解码的视频帧转化为可以在用户设备1100的显示器或屏幕1103上显示的视频数据或者可以在连接到用户设备1100的显示器或屏幕1103上显示的视频数据。
此外，在两个物理上分离的设备中提供解码器100和媒体播放器1101的分布式实现也是可能的，并且落入本文使用的用户设备1100的范围内。还可以将用户设备1100的显示器1103作为连接到在其中发生实际的数据处理的用户设备1100的单独设备来提供。
通过相应的方式，诸如摄影机、能够记录视频的移动电话或者视频会议设备等的用户设备1100b可以装备有编码器，如图11b中所指示的，其中，包括或者连接到根据上述实施方式中的任意一个的去块效应滤波器单元60的编码器90能够通过应用任意一种传统的功能来将已经由去块效应滤波单元60相应地处理的编码图像提供给能够接收并处理这些图像的任意一种实体。在这里，用户设备1100b装备有用于在发送图像之前对图像进行存储的存储器1102以及I/O单元1104。
如图12所示，编码器90和/或解码器100(例如，图9和图10中所示的那些)可以分别实现在网络设备1200中，网络设备1200作为或者属于进行发送的单元1202与进行接收的用户设备1203之间的通信网络1201中的网络节点。例如，如果已经确认进行接收的用户设备1203仅能够利用除了从进行发送的单元1202发送的视频编码标准以外的另一个视频编码标准或者与从进行发送的单元1202发送的视频编码标准相比偏向另一个视频编码标准，则这种网络设备1200可以是用于随着视频编码标准的改变来转化视频的设备。网络设备1200可以具有以下各项的形式或者包含在以下各项中：诸如基于无线电的网络等的通信网络1201中的无线电基站、节点-B或者任何其它网络节点。
除了在编码器或解码器中的内环滤波器中使用所提出的去块效应滤波器单元以外，去块滤波器单元还可以可替换地实现在后置滤波器中并且被配置为在应用根据上述实施例中的任意一个的去块效应的同时应用后置处理。
上文所描述的实施例将被理解为是本发明的几个示例性示例。本 领域技术人员将理解的是，可以在不偏离本发明的范围的情况下对这些实施例进行各种修改、组合和改变。具体地说，在技术可行的情况下，可以在其它配置中组合不同的实施例中的不同的部分解决方案。然而，本发明的范围是由所附权利要求来限定的。

Claims (35)

1.一种减小与图像的块边界(20)的连续像素相关联的块效应的方法，所述方法包括：
从第一块中选择(S1)至少两个连续的像素(41、42)并且从相邻的第二块中选择(S1)至少两个连续的像素(45、46)，所述第一块和所述第二块位于块边界(20)的相对侧上，连续的像素(41、42、45、46)紧邻所述块边界，并且所述像素形成垂直于所述块边界(20)的具有像素(41、42、45、46)的像素线；
计算(S2)基于四个像素(41、42、45、46)的像素值的第一偏移；
将所述第一偏移与第一阈值进行比较(S3)；以及
如果abs[first offset第一偏移]<第一阈值，则通过对来自所述第一块(21)和来自所述第二块(22)的两个连续像素(41、45)应用滤波，来修改(S4)所述像素的相应像素值，其中所述滤波基于所述第一偏移，或者
如果abs[first offset第一偏移]＞＝第一阈值，则对所述像素根本不应用滤波。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一偏移基于每一个块(21、22)中最靠近所述块边界(20)的两个像素(41、42、45、46)的相应像素值，并且
其中，如果abs[first offset第一偏移]<第一阈值，则基于所述第一偏移来修改(S40)每一个块中紧邻所述块边界(20)的所述像素(41、45)的相应像素值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，包括以下步骤：
基于所述第一偏移修改(S40、S50)紧邻所述块边界(20)的至少所述两个像素(41、45)的所述相应像素值，并且
其中，如果abs[first offset第一偏移]<第一阈值，则分别基于第二偏移和第三偏移来修改(S41)与所述块边界(20)相距一个像素的两个像素(42、46)的相应像素值。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述选择步骤包括从第一块中选择三个连续的像素(41、42、43)并且从相邻块中选择三个连续的像素(45、46、47)，其中
在所述计算步骤期间，所述第一偏移基于每一个块中最靠近所述块边界的所述两个像素的所述相应像素值，并且其中，如果abs[first offset第一偏移]<第一阈值，则所述修改步骤(S4)包括：
基于所述第一偏移来修改(S40)紧邻所述块边界(20)的所述两个像素(41、45)的所述相应像素值，以及
分别基于第二偏移和第三偏移来修改(S41)与所述块边界(20)相距一个像素的两个像素(42、46)的相应像素值，其中，所述第二偏移基于所述第一块的所述三个像素(41、42、43)的所述相应像素值和所述第一偏移，并且所述第三偏移基于所述相邻块的所述三个像素(45、46、47)的所述相应像素值和所述第一偏移。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一偏移是对紧邻所述块边界的所述两个像素(41、45)的所述像素值的预期修改的估计，其中，所述像素值是在对所述两个像素值(41、45)进行去块效应滤波期间估计的。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一偏移被计算为基于(9*(q0-p0)-3*(q1-p1))/16的近似值，其中，p0是所述第一块(21)中紧邻所述块边界(20)的像素(41)的像素值，p1是所述第一块(30)的与所述块边界(20)相距一个像素的像素(42)的像素值，q0是所述相邻块(22)中紧邻所述块边界(20)的像素(45)的像素值，并且q1是所述相邻块(22)的与所述块边界(20)相距一个像素的像素(46)的像素值。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述修改所述第一块(21)中紧邻所述块边界(20)的所述像素(41)的所述像素值p0是通过将所述第一偏移添加到所述像素值p0来执行的，并且所述修改所述相邻块(22)中紧邻所述块边界(20)的所述像素(45)的所述像素值q0是通过从所述像素值q0中减去所述第一偏移来执行的。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，计算(S2)所述第一偏移包括将所述第一偏移计算为等于(9×(q0-p0)-3×(q1-p1)+8)＞＞4，其中，＞＞表示右移运算。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：如果所述第一偏移小于-tC，则通过将所述第一偏移设置为等于-tC来将所述第一偏移截断到－tC与tC的间隔内，并且如果所述第一偏移大于tC，则通过将所述第一偏移设置为等于tC来将所述第一偏移截断到-tC与tC的间隔内，其中，tC是取决于指派给所述相应的块的量化参数值的第二阈值。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述修改所述第一块(30)的与所述块边界(20)相距一个像素的所述像素(42)的所述像素值p1是通过以下方式来执行的：
将第二偏移添加到所述像素值p1，其中，所述第二偏移被计算为基于(p0+p2-2*p1+2*(first offset第一偏移))/4的近似值，其中，p2是所述第一块(30)的沿着所述具有像素(41、42、43、45、46、47)的像素线与所述块边界(20)相距两个像素的像素(43)的像素值，并且
其中，所述修改所述第二块(31)的与所述块边界(20)相距一个像素的所述像素(46)的所述像素值q1是通过以下方式执行的：
将第三偏移添加到所述相应像素值，其中，所述第三偏移被计算为基于(q0+q2-2*q1-2*(first offset第一偏移))/4的近似值，其中，q2是所述第二块(31)的沿着所述具有像素(41、42、43、45、46、47)的像素线与所述块边界(20)相距两个像素的像素(47)的像素值。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：
计算所述第二偏移包括将所述第二偏移计算为等于：
(((p2+p0+1)＞＞1)-p1+first offset)＞＞1，其中，＞＞表示右移运算；并且
计算所述第三偏移包括将所述第三偏移计算为等于：
(((q2+q0+1)＞＞1)-q1-first offset)＞＞1。
12.根据权利要求10或11所述的方法，还包括：
如果所述第二偏移小于－tC2，则通过将所述第二偏移设置为等于－tC2来将所述第二偏移截断到-tC2与tC2的间隔内，并且如果所述第二偏移大于tC2，则通过将所述第二偏移设置为等于tC2来将所述第二偏移截断到-tC2与tC2的间隔内，其中，tC2是取决于指派给所述相应块的量化参数值的阈值；以及
如果所述第三偏移小于-tC2，则通过将所述第三偏移设置为等于-tC2来将所述第三偏移截断到-tC2与tC2的间隔内，并且如果所述第三偏移大于tC2，则通过将所述第三偏移设置为等于tC2来将所述第三偏移截断到－tC2与tC2的间隔内。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述第一阈值的值是基于指派给所述相应块的至少一个量化参数值来确定的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，向所述块中的每一个指派不同的量化参数值，并且其中，所述第一阈值是基于指派给所述块的量化参数值来确定的，使得所述阈值的所述值是基于以下各项中的任意一项来确定的：
最大量化参数值，或者
所述量化参数值的平均值。
15.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述第一阈值的值被确定为偏移截断值乘以预定的乘数值。
16.根据权利要求10或11所述的方法，其中，使用在截断操作之前导出的所述第一偏移的绝对值来与所述第一阈值进行比较。
17.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述图像是视频帧。
18.一种用于减小与图像的块边界(20)的连续像素相关联的块效应的去块效应滤波器单元(60)，所述去块效应滤波器单元(60)包括：
像素选择器(61)，被配置为从第一块中选择至少两个连续的像素(41、42)并且从相邻的第二块中选择至少两个连续的像素(45、46)，所述第一块和所述第二块位于块边界(20)的相对侧上，连续的像素(41、42、45、46)紧邻所述块边界，并且所述像素形成垂直于所述块边界(20)的具有像素(41、42、45、46)的像素线；
偏移计算器(62)，被配置为计算基于四个像素(41、42、45、46)的像素值的第一偏移；
偏移评估器(63)，被配置为将所述第一偏移与第一阈值进行比较，以及
像素值修改器(64)，被配置为如果在所述偏移评估器(63)处abs[first offset第一偏移]<第一阈值，则通过对来自所述第一块(21)和来自所述第二块(22)的两个连续像素(41、45)应用滤波，来修改所述像素的相应像素值，其中所述滤波基于所述第一偏移，或者如果在所述偏移评估器(63)处abs[first offset第一偏移]＞＝第一阈值，则对所述像素根本不应用滤波。
19.根据权利要求18所述的去块效应滤波器单元(60)，其中，所述偏移计算器(62)被配置为基于每一个块(21、22)中最靠近所述块边界(20)的两个像素(41、42、45、46)的相应像素值来计算所述第一偏移，并且
其中，所述像素值修改器(64)被配置为如果abs[first offset第一偏移]<第一阈值，则基于所述第一偏移来修改紧邻所述块边界(20)的至少所述两个像素(41、45)的所述相应像素值。
20.根据权利要求18或19所述的去块效应滤波器单元(60)，其中，所述像素值修改器(64)被进一步配置为基于所述第一偏移来修改紧邻所述块边界(20)的至少所述两个像素(41、45)的所述相应的像素值，并且
其中，如果由所述偏移评估器(63)确定abs[first offset第一偏移]<第一阈值，则所述像素值修改器(64)被进一步配置为分别基于第二偏移和第三偏移来修改与所述块边界(20)相距一个像素的两个像素(42、46)的相应像素值。
21.根据权利要求18或19所述的去块效应滤波器单元(60)，其中，所述像素选择器(61)被配置为从第一块中选择三个连续的像素(41、42、43)并且从相邻块中选择三个连续的像素(45、46、47)；所述偏移计算器(62)被配置为基于每一个块中最靠近所述块边界的所述两个像素的所述相应像素值来计算所述第一偏移，并且其中，如果由所述偏移计算器(62)确定abs[first offset第一偏移]<第一阈值，所述像素值修改器(64)被配置为基于所述第一偏移来修改紧邻所述块边界(20)的所述两个像素(21、25)的所述相应像素值，并且分别基于第二偏移和第三偏移来修改与所述块边界(20)相距一个像素的两个像素(42、46)的相应像素值，
其中，所述偏移计算器(62)被进一步配置为基于所述第一块的所述三个像素(41、42、43)的所述相应像素值和所述第一偏移导出所述第二偏移，并且基于所述相邻块的所述三个像素(45、46、47)的所述相应像素值和所述第一偏移导出所述第三偏移。
22.根据权利要求18或19所述的去块效应滤波器单元(60)，其中，所述偏移计算器(62)被配置为将所述第一偏移估计为紧邻所述块边界的所述两个像素(41、45)的所述像素值的预期修改的估计，其中，所述像素值是在对所述两个像素值(41、45)进行去块效应滤波期间估计的。
23.根据权利要求21所述的去块效应滤波器单元(60)，其中，所述偏移计算器(62)被配置为将所述第一偏移计算为基于(9*(q0-p0)-3*(q1-p1))/16的近似值，其中，p0是所述第一块(21)中紧邻所述块边界(20)的像素(41)的像素值，p1是所述第一块(30)的与所述块边界(20)相距一个像素的像素(42)的像素值，q0是所述相邻块(22)中紧邻所述块边界(20)的像素(45)的像素值，并且q1是所述相邻块(22)的与所述块边界(20)相距一个像素的像素(46)的像素值。
24.根据权利要求23所述的去块效应滤波器单元(60)，其中，所述像素值修改器(64)被配置为通过将所述第一偏移添加到所述第一块(21)中紧邻所述块边界(20)的所述像素(41)的所述像素值p0来修改所述像素值p0，并且通过从所述相邻块(22)中紧邻所述块边界(20)的所述像素(45)的所述像素值q0中减去所述第一偏移来修改所述像素值q0。
25.根据权利要求23所述的去块效应滤波器单元(60)，其中，所述偏移计算器(62)被配置为将所述第一偏移计算为等于(9×(q0-p0)-3×(q1-p1)+8)＞＞4，其中，＞＞表示右移运算。
26.根据权利要求25所述的去块效应滤波器单元(60)，还包括：截断单元(65)，被配置为如果所述第一偏移小于-tC，则通过将所述第一偏移设置为等于-tC来将所述第一偏移截断到-tC与tC的间隔内，并且如果所述第一偏移大于tC，则通过将所述第一偏移设置为等于tC来将所述第一偏移截断到-tC与tC的间隔内，其中，tC是取决于指派给所述相应块的量化参数值的第二阈值。
27.根据权利要求26所述的去块效应滤波器单元(60)，其中，所述像素值修改器(64)被配置为通过将第二偏移添加到所述第一块(30)的与所述块边界(20)相距一个像素的所述像素(42)的像素值p1，来修改像素值p1，其中，所述偏移计算器(62)被配置为将所述第二偏移计算为基于(p0+P2-2*p1+2*(first offset第一偏移))/4的近似值，其中，p2是所述第一块(30)的沿着所述具有像素(41、42、43、45、46、47)的像素线与所述块边界(20)相距两个像素的像素(43)的像素值，并且其中，所述像素值修改器(64)被进一步配置为通过将第三偏移添加到所述相应像素值来修改所述第二块(31)的与所述块边界(20)相距一个像素的像素(46)的所述像素值q1，其中，所述偏移计算器(62)被进一步配置为将所述第三偏移计算为基于(q0+q2-2*q1-2*(first offset第一偏移))/4的近似值，其中，q2是所述第二块(31)的沿着所述具有像素(41、42、43、45、46、47)的像素线与所述块边界(20)相距两个像素的像素(47)的像素值。
28.根据权利要求27所述的去块效应滤波器单元(60)，其中，所述偏移计算器(62)被配置为将所述第二偏移计算为使得所述第二偏移等于(((p2+p0+1)＞＞1)-p1+firstoffset)＞＞1，其中，＞＞表示右移运算；并且将所述第三偏移计算为使得所述第三偏移等于(((q2+q0+1)＞＞1)-q1-first offset)＞＞1。
29.根据权利要求27所述的去块效应滤波器单元(60)，其中，所述截断单元(65)被配置为如果所述第二偏移小于-tC2，则通过将所述第二偏移设置为等于-tC2来将所述第二偏移截断到-tC2与tC2的间隔内，并且如果所述第二偏移大于tC2，则通过将所述第二偏移设置为等于tC2来将所述第二偏移截断到-tC2与tC2的间隔内，其中，tC2是取决于指派给所述相应块的量化参数值的阈值；并且被配置为如果所述第三偏移小于-tC2，则通过将所述第三偏移设置为等于-tC2来将所述第三偏移截断到-tC2与tC2的间隔内，并且如果所述第三偏移大于tC2，则通过将所述第三偏移设置为等于tC2来将所述第三偏移截断到-tC2与tC2的间隔内。
30.根据权利要求29所述的去块效应滤波器单元(60)，其中，所述偏移计算器(62)被配置为在由所述像素值修改器(64)执行对所述截断操作的执行之前估计所述第一偏移、所述第二偏移和所述第三偏移。
31.一种编码器(90)，包括根据权利要求18至30中的任意一项所述的去块效应滤波器单元(60)。
32.一种解码器(100)，包括根据权利要求18至30中的任意一项所述的去块效应滤波器单元(60)。
33.一种用户设备(1100a)，包括：
-存储器(1102)，被配置为存储编码的图像；
-根据权利要求32所述的解码器(100)，被配置为将所述编码的图像解码为解码的图像；
-媒体播放器(1101)，被配置为将所述解码的图像转化为能够在显示器(1103)上显示的图像数据。
34.一种用户设备(1100b)，包括：
根据权利要求31所述的编码器(100)，被配置为将图像编码为编码的图像，并且经由I/O单元(1104)向进行接收的实体提供所述编码的图像。
35.一种网络设备(1200)，作为或者属于通信网络(1201)中的网络节点，所述网络设备(1200)能够在进行发送的单元(1202)与进行接收的用户设备(1203)之间分发图像，所述网络设备(1200)包括根据权利要求31所述的编码器(90)和/或根据权利要求32所述的解码器(100)。
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