自适应环路滤波方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及视频图像编解码的技术领域，尤其涉及一种视频图像编解码中改进的自适应环路滤波方法以及自适应环路滤波装置。
【背景技术】
[0002]现代视频编解码技术都使用基于块的预测和量化的块变换。一般把当前编码帧划分成互不重合的编码单元，这个编码单元可以是AVC/H.264 (运动图像专家组高级视频编码MPEG-4AVC)或AVS1(国内视频编码标准第1版)中的宏块(MB，macro block)，也可以是HEVC/H.265 (High Efficiency Video Coding ;高效率视频编解码)或AVS2 (国内视频编码标准第2版)中的编码单元(⑶，coding unit)。编码单元还可以进一步作子划分为编码子单元。利用基于块的预测，重建的像素块(或者区域)可以用来预测其他像素块。基于块的预测和量化的块变换的使用可以导致沿区块边界的块效应以及区块内部的噪声等原始图像ig息的损失。
[0003]在HEVC/H.265和AVS2标准中，采用了自适应环路滤波(ALF)来进一步消除区块内部的噪声，改善重建图像的质量，提高预测效率。ALF技术通过构建滤波形状、对应于滤波形状的滤波系数以及滤波区域索引表，对重建图像进行滤波，降低解码图像中的压缩失真，并为后续编解码图像提供高质量的预测参考图像，从而进一步提高压缩效率。
[0004]ALF的原理是对于每一个像素乘以一个滤波系数组，用于恢复重建图像以达到重建图像与原始图像之间的均方差(MSE)最小。实践中，由于不可能每个像素都传递一组滤波系数组，因为对码率影响很大，因此实际是通过把一帧图像划分成多个滤波区域，每一个区域对应一组滤波系数。在HEVC/H.265标准中，针对滤波区域的划分，支持基于块的ALF方案和基于四叉树划分的ALF方案。基于块的ALF方案以块作为ALF开关控制的基本单位，其中块大小是固定的。基于四叉树划分的ALF控制方案可以实现可变块大小的控制。AVS2标准中的ALF相对于HEVC/H.265中的ALF已经进行了一定的简化，针对滤波区域的划分，只采用基于块的ALF方案，并且将一帧图像划分成大小基本相等的4X4形式的16个滤波区域。图9示出了 AVS2标准的将一帧图像划分成16个滤波区域的示意图和滤波区域的编号。
[0005]进一步地，在自适应环路滤波ALF中，因为传送滤波系数组需要花费对应的码率，因此一般会根据滤波区域的相关性采用合并相邻滤波区域，即使得两个或者两个以上的区域合并采用同一组滤波系数。利用率失真优化(RD0 ；Rate Distort1n Optimized)策略求得最好的合并滤波区域方案及系数组的数目。因为滤波区域合并是根据前后区域依次进行合并，因此不同的区域索引方法将导致最终选择的区域合并方法与系数组的数目可能是不同的，导致最终选出来的参数以及最终ALF性能也是不一样的。
[0006]对于如图9所示的将一帧图像划分成的16个滤波区域而言，实际上一般不是根据该图中的区域索引0?15来进行合并，因为对于有些图像，比如第3区域和第4区域、第7区域和第8区域、第11区域和第12区域相关性较少，合并的可能性少，因此需要对所划分的图像滤波区域进行重新索引以便合并区域。HEVC/H.265和AVS2标准采用的滤波区域索引编号如图10所示，其对应的滤波区域索引表Reg1nTable如下:
[0007]Reg1nTable [16] = {0，1，4，5，15，2，3，6，14，11，10，7，13，12，9，8}。
[0008]因此，不同的滤波区域索引表Reg1nTable就会导致区域合并时前面的区域是不同的，导致最终的一帧图像的码率与峰值信噪比pnsr值也不一样。
[0009]然而，HEVC/H.265和AVS2标准对于不同的图像帧均采用该单一的滤波区域索引表，这并未考虑具体图像的图像特征，因而制约了 ALF滤波效果。
【发明内容】
[0010]因此，本发明实施方式的目的旨在提供一种改进的自适应环路滤波方案，其能够提高ALF对于不同图像的滤波效果。
[0011]根据本发明的第一方面，提供一种用于图像编码的自适应环路滤波方法。该方法包括:将重建图像划分成多个滤波区域；按照至少两个滤波区域索引表分别对所述多个滤波区域进行滤波区域合并，并且计算出针对每个滤波区域索引表的率失真代价；对于至少两个所计算出的针对每个滤波区域索引表的率失真代价进行比较；选择所述至少两个滤波区域索引表中的率失真代价最小的滤波区域索引表，作为对所述重建图像进行自适应环路滤波的最终滤波区域索引表；将所述最终滤波区域索引表的编号编码到视频图像码流中。采用预先对至少两个滤波区域索引表进行编号，并且将滤波区域索引表的编号编码到视频图像码流中能够提高编码效率。备选地，也可以将最终滤波区域索引表编码到视频图像码流中。
[0012]进一步地，将重建图像划分成的所述多个滤波区域是采用基于块的自适应环路滤波方案划分成的区域或者采用基于四叉树划分的自适应环路滤波方案划分成的区域，其中所述多个滤波区域的区域大小是可变的。
[0013]在一个实施例中，将重建图像划分成多个滤波区域包括划分成4X4形式的16个滤波区域。
[0014]进一步地，针对16个滤波区域的至少两个滤波区域索引表包括以下各项中的两项或更多项:
[0015]Reg1nTable_l [16] = {0，1，14，15，3，2，13，12，4，7，8，11，5，6，9，10}；
[0016]Reg1nTable_2[16] = {0，1，2，3，7，6，5，4，8，9，10，11，15，14，13，12}；
[0017]Reg1nTable_3[16] = {0，3，4，5，1，2，7，6，14，13，8，9，15，12，11，10};或，
[0018]Reg1nTable_4[16] = {1，2，5，6，0，3，4，7，13，12，11，8，14，15，10，9}。
[0019]在一个实施例中，将重建图像划分成多个滤波区域包括划分成8X8形式的64个滤波区域。
[0020]根据本发明的第二方面，提供一种用于图像编码的自适应环路滤波装置。该装置包括:划分模块，用于将重建图像划分成多个滤波区域；合并计算模块，用于按照至少两个滤波区域索引表分别对所述多个滤波区域进行滤波区域合并，并且计算出针对每个滤波区域索引表的率失真代价；比较模块，用于对于至少两个所计算出的针对每个滤波区域索引表的率失真代价进行比较；选择模块，用于选择所述至少两个滤波区域索引表中的率失真代价最小的滤波区域索引表，作为对所述重建图像进行自适应环路滤波的最终滤波区域索引表；以及编码模块，用于将所述最终滤波区域索引表的编号或者所述最终滤波区域索引表编码到视频图像码流中。
[0021]根据本发明的第三方面，提供一种用于图像解码的自适应环路滤波方法。该方法包括:将重建图像划分成多个滤波区域；从视频图像码流中获取最终滤波区域索引表的编号或者最终滤波区域索引表；以及，使用所述编号对应的最终滤波区域索引表或者所获取的最终滤波区域索引表对所述多个滤波区域进行滤波区域合并，从而进行自适应环路滤波。
[0022]根据本发明的第四方面，提供一种用于视频图像解码的自适应环路滤波装置。该装置包括:划分模块，用于将重建图像划分成多个滤波区域；获取模块，用于从视频图像码流中获取最终滤波区域索引表的编号或者最终滤波区域索引表；以及，滤波模块，用于使用所述编号对应的最终滤波区域索引表或者所获取的最终滤波区域索引表对所述多个滤波区域进行滤波区域合并，从而进行自适应环路滤波。
[0023]根据本发明的实施方式，提出根据图像的特性可以采用不同的区域索引表，即不同的滤波区域合并方法，来代替以前单一的只使用一种区域索引表的方法，从而使自适合环路滤波ALF滤波性能得以提高。