视频编码装置、视频解码装置、视频系统、视频编码方法、视频解码方法以及程序的制作方法

视频编码装置、视频解码装置、视频系统、视频编码方法、视频解码方法以及程序的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及视频编码装置、视频解码装置、视频系统、视频编码方法、视频解码方 法以及程序。
【背景技术】
[0002] 非专利文献1~4描述了通过对已编码的图像进行滤波从而在视频压缩编码中改 善图像质量的技术。
[0003] 特别地，非专利文献1和2描述了视频压缩编码标准。这些标准能够应用滤波以减 少由于压缩编码导致的在区块边界处产生的质量劣化。
[0004] 另一方面，非专利文献3和4描述了以每帧为基础自适应地更新对编码劣化进行修 复的滤波器的技术。
[0005] 特别地，非专利文献3描述了针对整个画面计算一种类型的滤波器，以便对于整个 画面来说，原始图像的平方误差最小。另一方面，非专利文献4描述了考虑到最佳的滤波器 设计的局域性，以每帧为基础来设计多个滤波器。
[0006] 现有技术文献
[0007] 非专利文献
[0008] 非专利文献1:IS0/IECMPEG和ITU-TVCEG的联合视频工作组（JVT)的"IS0/IEC 14496-10高级视频编码文本"，2004年7月。
[0009] 非专利文献2: "高效视频编码（HEVC)文本规范草案10"，JCT-VC第12次会议， JCTVC-L1003v34,2013年1 月。
[0010] 非专利文献3:T·Chujoh、G.Yasuda、N.Wada和T·Yamagake，"基于区块的自适应环 路滤波器"，ITU-TQ.6/SG16，VCEG-AI18,2008年。
[0011] 非专利文献4:M.Karczewicz、P.Chen、R.Joshi、X.Wang、W.Chien、R.Panchal"高通 公司的视频编码技术提案"JCTVC-A121，2010年4月。

【发明内容】

[0012] 发明要解决的技术问题
[0013] 非专利文献1和非专利文献2中的滤波仅可以应用于发生在区块边界处的品质劣 化。因此，限制了滤波带来的图像品质改善。
[0014] 另一方面，非专利文献3中的滤波可自适应地应用于整个画面。但是，通过非专利 文献3中的滤波，如上所述针对整个画面仅可计算一种类型的滤波器。
[0015] 此处，当整个画面包括边缘和被边缘区分开的平坦区域时，当将画面看做一个整 体时，构成平坦区域的像素的数量会大于构成边缘的像素的数量。因此，就非专利文献3中 计算的、针对整个画面的一种类型的滤波器而言，与边缘相比，平坦区域将占主导。因此，当 边缘失去其尖锐度时会变得非常明显，并且尽管边缘是重要的图案，但是就非专利文献3中 的滤波器而言，会存在不能维持边缘分量的情况，这阻止了通过滤波得到图像品质的充分 改善。
[0016]而且，对于非专利文献4中的滤波，如上所述，考虑到最佳滤波器设计的局域性，因 此以每帧为基础来设计了多个滤波器。具体地，对于解码图像的像素值而言，首先针对每个 预先确定的小区域来计算基于像素值梯度的特征量，并且通过阈值处理来对小区域进行分 类，该阈值处理使用预先确定的阈值。接着，针对已分类的每一组像素，设计最佳的滤波器。 这能够分别地设计针对边缘的滤波器和针对平坦区域的滤波器。
[0017]但是，基于像素值梯度的特征量依赖于图像的图案。因此，在上述使用了预先确定 的阈值的阈值处理情况下，会存在在滤波器设计中无法最佳地实施小区域分类的情况，因 此阻止了通过滤波获得图像品质的充分改善。
[0018] 本发明鉴于上述问题而提出，并且目的在于通过滤波来改善图像品质，从而提高 编码性能。
[0019] 解决问题的手段
[0020] 本发明提出了以下事项以解决上述问题。
[0021] (1)本发明提出一种视频编码装置(例如，相当于图1中的视频编码装置AA)，其允 许在编码循环中进行自适应滤波并且允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单 位的滤波器设计，其包括:像素值特征量计算模块(例如，相当于图2中的像素值梯度特征量 计算单元51)，其以像素为单位或以小区域为单位求出解码图像(例如，相当于图1中的滤波 前本地解码图像h)的像素值的特征量(例如，相当于下述的像素值梯度）；阈值处理和分类 模块(例如，相当于图2中的阈值处理和分类单元53)，其将像素值特征量计算模块求出的特 征量与阈值进行比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及动态 阈值确定模块(例如，相当于图2中的动态阈值确定单元52)，其基于像素值特征量计算模块 求出的特征量来确定所述阈值。
[0022] 根据本发明，在对像素或小区域进行分类时使用的阈值是基于以像素为单位或以 小区域为单位求出的特征量来确定的。因此，可以在考虑到图像图案的情况下动态地确定 阈值，这能够在滤波器设计中最佳地实施像素或小区域的分类。相应地，通过滤波所得到的 图像品质改善可以提尚编码性能。
[0023] (2)本发明提出一种视频编码装置，根据该装置，在（1)的视频编码装置中，动态阈 值确定模炔基于像素值特征量计算模块求出的特征量的分布(例如，相当于下述的直方图） 来确定阈值。
[0024] 根据本发明，在(1)的视频编码装置中，可以基于特征量的分布来确定阈值。
[0025] (3)本发明提出一种视频编码装置，根据该装置，在（1)或（2)的视频编码装置中， 动态阈值确定模块包括:特征方柱检测模块，其求出由像素值特征量计算模块求出的特征 量的直方图，并且从求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱；以及阈值确定 模块，其求出由特征方柱检测模块检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率，并且将 两个求出的频率之间的值确定为针对这两个方柱的阈值。
[0026] 根据本发明，在（1)或(2)的视频编码装置中，求出特征量的直方图，从求出的直方 图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱，并且将检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱 的频率之间的值确定为针对这两个方柱的阈值。因此，所述阈值可以使用特征量的直方图 来确定。
[0027] (4)本发明提出一种视频编码装置，根据该装置，在(3)的视频编码装置中，特征方 柱检测模块使用针对直方图方柱中彼此相邻的方柱的频率的一阶微分(例如，相当于下述 的一阶微分评估值D1(IO)和二阶微分(例如，相当于下述的二阶微分评估值D2(k))，检测出 那些频率所集中的方柱。
[0028] 根据本发明，在(3)的视频编码装置中，使用针对彼此相邻方柱的频率的一阶微分 和二阶微分来检测那些频率所集中的方柱。因此，通过针对频率的一阶微分和二阶微分可 以检测出彼此相邻的方柱的频率的变化，这能够适宜地检测出那些频率所集中的方柱。 [0029] (5)本发明提出一种视频编码装置，根据该装置，在(3)或(4)的视频编码装置中， 特征方柱检测模块将由特征方柱检测模块检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率 的平均值或者由特征方柱检测模块检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率的加权 平均值，确定为针对这两个方柱的阈值。
[0030] 根据本发明，在(3)或(4)的视频编码装置中，将频率所集中的两个相邻方柱的频 率的平均值或者频率所集中的两个相邻方柱的频率的加权平均值确定为针对这两个方柱 的阈值。因此，使用阈值，可以适宜地对分别属于这两个方柱的像素或小区域进行分类，这 能够得到与上述效果相似的效果。
[0031] (6)本发明提出一种视频编码装置，根据该装置，在（1)到(5)中任一项的视频编码 装置中，像素值特征量计算模块求出像素值梯度，将其作为特征量。
[0032]根据本发明，在（1)到（5)中任一项的视频编码装置中，可以使用像素值梯度作为 特征量来动态地确定阈值。
[0033] (7)本发明提出一种视频编码装置，根据该装置，在(6)的视频编码装置中，像素值 特征量计算模块使用索贝尔滤波器或拉普拉斯滤波器求出像素值梯度。
[0034]根据本发明，在(6)的视频编码装置中，可以使用索贝尔滤波器或拉普拉斯滤波器 来求出像素值梯度。
[0035] (8)本发明提出一种视频解码装置(例如，相当于图3中的视频解码装置BB)，其允 许在解码循环中进行自适应滤波并且允许以像素为单位或以多个像素构成的小区域为单 位的滤波器应用，其包括:像素值特征量计算模块，其以像素为单位或以小区域为单位求出 解码图像(例如，相当于图3中的滤波前解码图像F)的像素值的特征量(例如，相当于下述的 像素值梯度）；阈值处理和分类模块，其将像素值特征量计算模块求出的特征量与阈值进行 比较，并且基于比较的结果对各个像素或各个小区域进行分类；以及动态阈值确定模块，其 基于像素值特征量计算模块求出的特征量来确定阈值。
[0036] 根据本发明，在对像素或小区域进行分类时使用的阈值是基于以像素为单位或以 小区域为单位求出的特征量来确定的。因此，可以在考虑到图像图案的情况下动态地确定 阈值，这能够在滤波器设计中最佳地实施像素或小区域的分类。相应地，通过滤波所得到的 图像品质改善可以提尚编码性能。
[0037] (9)本发明提出一种视频解码装置，根据该装置，在(8)的视频解码装置中，动态阈 值确定模炔基于像素值特征量计算模块求出的特征量的分布(例如，相当于下述的直方图） 来确定阈值。
[0038] 根据本发明，在(8)的视频解码装置中，可以基于特征量的分布来确定阈值。
[0039] (10)本发明提出一种视频解码装置，根据该装置，在(8)或(9)的视频解码装置中， 动态阈值确定模块包括:特征方柱检测模块，其求出由像素值特征量计算模块求出的特征 量的直方图，并且从求出的直方图的方柱中检测出那些频率所集中的方柱；以及阈值确定 模块，其求出由特征方柱检测模块检测出的方柱中的彼此相邻的两个方柱的频率，并且将 两个求出的频率之间的值确定为针对这两个方柱的阈值。
[0040] 根据本发明，在