專利名稱：基于圖像內容信息的環(huán)路濾波方法和濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及視頻編解碼，具體地說涉及去除方塊效應的濾波技術。
背景技術：
在視頻編碼標準中，編解碼器反變換/反量化后圖像會出現(xiàn)方塊效應。在去方塊 濾波技術中，非常重要的是要區(qū)分圖像中的真實邊界和由DCT變換系數(shù)量化而造成的假邊 界。為了保持圖像的逼真性，應該盡量在濾除假邊界以不致被看出的同時，保持圖像真實邊 界不被濾波。目前使用的去方塊濾波方法缺乏對視頻圖像本身的圖像內容特征的充分分 析，在濾除方塊效應所形成的邊界的同時可能造成圖像本身的內容信息的丟失。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種基于視頻內容特征的環(huán)路濾波方法，應用于忠實場景 的高保真視頻壓縮技術，根據(jù)對于視頻自身的內容特征的分析，在濾波方塊效應時，正確判 斷邊界是視頻圖像本身的真實邊界還是方塊效應所形成的邊界。對于真實邊界不進行濾波 處理，而對方塊效應所形成的邊界則根據(jù)周圍圖像的內容特征和編碼方法采用不同強度的 濾波。 根據(jù)第一方面，本發(fā)明一種應用于視頻編解碼的環(huán)路濾波方法，包括下列步驟使 用邊緣檢測技術分析邊界鄰域內的邊緣信息；根據(jù)邊緣信息將鄰域分類；對不同類型的領 域有選擇地應用去方塊濾波技術。 根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種應用于視頻編解碼的環(huán)路濾波器，包括使用邊緣 檢測技術分析一個邊界鄰域內的邊緣信息的模塊；根據(jù)邊緣信息將鄰域分類的模塊；對不 同類型的領域有選擇地應用去方塊濾波的模塊。 根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供一種應用于視頻編解碼的環(huán)路濾波器，包括分類模 塊，使用灰度信息將平滑區(qū)域從邊界鄰域中分離，然后使用邊緣檢測技術分析邊界鄰域內 的邊緣信息，以便區(qū)分出紋理區(qū)域和邊緣區(qū)域；濾波模塊，對平滑區(qū)域進行去方塊的環(huán)路濾 波，對邊緣區(qū)域有選擇地應用去方塊濾波，對紋理區(qū)域不做濾波。 本發(fā)明在能有效濾除方塊效應、增加圖像編碼的主觀質量的同時，也保存圖像的 邊緣以及細節(jié)信息，從而改善了圖像編碼的保真度。


下面將參照附圖對本發(fā)明的具體實施方案進行更詳細的說明，附圖中
圖1是圖像的邊界濾波示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的基于圖像內容信息的環(huán)路濾波方法框圖；
圖3是對鄰域S進行分類的示意圖；
圖4是邊緣方向的示意圖。
具體實施例方式
圖1是圖像的邊界濾波示意圖。如圖1所示，虛線代表了塊A、 B間的水平或者垂 直邊界，在不同情況下塊A、B可能代表的是8 X 8、4X 4的亮度或者色度塊，塊A和B組成了 待濾波邊界的一個鄰域。 圖2是根據(jù)本發(fā)明的基于圖像內容信息的環(huán)路濾波方法框圖。 如圖2所示，假設某待濾波邊界的一個鄰域為S，包含了M個像素點，靜態(tài)圖像的內
容特征主要包括顏色、紋理、形狀、結構等。其中顏色、灰度為低層特征，邊緣、紋理稱為中層
特征，可以由低層特征計算得到。 在濾波該邊界的方塊效應時，首先使用邊緣檢測技術分析該邊界鄰域內的邊緣信 息，包括鄰域內各個方向的邊緣強度和方向信息。 根據(jù)這些邊緣的方向和強度信息將鄰域分為例如三類平滑區(qū)域、邊緣區(qū)域和紋
理區(qū)域。其中，平滑區(qū)域代表圖像中亮度色度變化小的平坦區(qū)域；邊緣區(qū)域代表圖像中包含 少量的單一方向邊緣的區(qū)域；紋理區(qū)域代表圖像中包含大量的多個方向的邊緣、細節(jié)信息
多的區(qū)域。 為保持紋理區(qū)域的細節(jié)信息并有效濾除方塊效應，對紋理區(qū)域利用視覺系統(tǒng)HVS 的紋理掩蔽特性，不進行去塊效應濾波處理；對于平滑區(qū)域，在水平和垂直兩個方向進行環(huán) 路濾波處理；在邊緣(結構)區(qū)域，根據(jù)區(qū)域內的邊緣的方向和強度信息決定對水平和垂直 兩個方向是否進行環(huán)路濾波處理。 圖3是對鄰域S進行分類的示意圖。如圖3所示，根據(jù)提取的灰度、邊緣信息(由 灰度和顏色信息計算而來)，使用二叉樹狀分類器將鄰域為S分為三類平滑區(qū)域、邊緣區(qū) 域和紋理區(qū)域。需要說明的是，除二叉樹分類器外，也可以采用其它的分類模塊。
考慮到提取邊緣信息有一定計算量。因此，可以首先使用灰度信息將平滑類型的 鄰域分離出來，避免不必要的邊緣檢測過程。令Vgray為鄰域S的灰度方差值，當Vgray小 于某一閾值T1時，判定鄰域S為平滑區(qū)域。 當Vgray大于閾值Tl，使用邊緣檢測算法如sobel、 Kirsch模板算法獲得鄰域S 內每個象素點的邊緣強度和方向信息。圖像的邊緣反映了圖像局部區(qū)域像素值變化的大小 和方向。邊緣強度反映了圖像像素值變化的快慢，在圖像邊緣處強度值較大，而在圖像的平 坦部分值很?。贿吘壍姆较蚍从沉藚^(qū)域圖像內像素變化的趨勢。圖4是邊緣方向的示意圖。 由于邊緣方向值相差n角度的邊緣為同一方向的邊緣，因此令邊緣點的邊緣方向值S的 取值范圍為[0， Ji)。令g(i， j)和S (i， j)分別為使用邊緣檢測算法計算出鄰域S中象 素點P(i， j)的邊緣強度和方向值，S (i， j)表示的八個方向如圖4所示。對于S中象素 點P(i， j)，當g(i， j) 〉T2時，則判定象素點p(i， j)為邊緣點。計數(shù)器集合D二謂，
k = 1，2......8}記錄鄰域S中相應八個邊緣方向上的邊緣點的個數(shù)，Dcount為D中滿足
D(k) >T3(k=l，2......8)的方向數(shù)。如果Dcount > T4，則判定鄰域S中為紋理區(qū)域。
當前兩種情況都不滿足的時候判斷S為邊緣區(qū)域。在實際應用中，考慮具體需求、計算復雜 度、編碼質量、實時性等要求可以選擇不同的邊緣檢測算法，可以選擇檢測精度更高的邊緣 檢測算法獲得更好的邊緣檢測結果和視頻壓縮效果。 根據(jù)本發(fā)明，對于紋理區(qū)域中的邊界不進行去塊效應濾波處理；對于平滑區(qū)域的 邊界，無論是水平還是垂直方向，都要進行去塊效應濾波處理；對于邊緣區(qū)域需要根據(jù)邊緣的方向信息做出進一步的判斷。在一個實施例中，將圖4所示的邊緣方向分為四個區(qū)域 垂直區(qū)域[0， Ji/8)和[7ji/8， Ji)，對角線的45。區(qū)域[Ji/8，3 ji/8)，水平區(qū)域[3 ji/8， 5Ji/8)，對角線的135°區(qū)域[5ji/8，7ji/8)。當鄰域S為邊緣區(qū)域時，統(tǒng)計S中邊緣點在 四個區(qū)域內的數(shù)目。當45°對角線區(qū)域或者135。對角線區(qū)域內包含的邊緣點數(shù)目最多 時，不進行去塊效應濾波處理；當垂直區(qū)域包含的邊緣點數(shù)目最多時，只對垂直方向的邊界 進行去塊效應濾波處理；當水平區(qū)域包含的邊緣點數(shù)目最多時，只對水平方向的邊界進行 去塊效應濾波處理。 本發(fā)明提出的基于圖像內容信息的環(huán)路濾波方法充分利用了圖像本身的邊緣信 息，根據(jù)使用邊緣檢測算法獲得的邊界鄰域內的邊緣強度和方向信息能可靠的分辨圖像本 身的內容特征，在保留圖像真實邊緣和內容特征的前提下有效地濾除編碼過程造成的認為 的圖像邊界。并且利用了視覺系統(tǒng)HVS的紋理掩蔽特性，對于紋理區(qū)域不進行去塊效應濾 波，保存了圖像本身的細節(jié)信息，避免了圖像細節(jié)區(qū)域的模糊化，從而有效的進一步提高了 編碼圖像的保真度和視覺質量。 顯而易見，在此描述的本發(fā)明可以有許多變化，這種變化不能認為偏離本發(fā)明的 精神和范圍。因此，所有對本鄰域技術人員顯而易見的改變，都包括在本權利要求書的涵蓋 范圍之內。
權利要求
一種應用于視頻編解碼的環(huán)路濾波方法，包括下列步驟使用邊緣檢測技術分析邊界鄰域內的邊緣信息；根據(jù)邊緣信息將鄰域分類；對不同類型的領域有選擇地應用去方塊濾波技術。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于所述邊緣信息包括鄰域內各個方向的邊緣強 度和方向信息。
3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于所述領域分類包括平滑區(qū)域、邊緣區(qū)域和紋 理區(qū)域中的一種或多種。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于對不同的領域有選擇地應用去方塊濾波的步 驟包括對紋理區(qū)域不進行去塊效應濾波處理。
5. 如權利要求3所述的方法，其特征在于對不同的領域有選擇地應用去方塊濾波的步 驟包括對平滑區(qū)域，在水平或垂直兩個方向進行環(huán)路濾波處理。
6. 如權利要求3所述的方法，其特征在于對不同的領域有選擇地應用去方塊濾波的步 驟包括在邊緣區(qū)域，根據(jù)區(qū)域內邊緣的方向和強度信息決定對水平和垂直兩個方向是否進 行環(huán)路濾波處理。
7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于所述邊緣區(qū)域按邊緣方向分為四個區(qū)域垂 直區(qū)域，對角線區(qū)域，水平區(qū)域，對不同的領域有選擇地應用去方塊濾波的步驟包括統(tǒng)計邊 緣點在不同區(qū)域的步驟。
8. 如權利要求7所述的方法，其特征在于對不同的領域有選擇地應用去方塊濾波的步 驟包括當對角線區(qū)域內包含的邊緣點數(shù)目最多時，不進行去塊效應濾波處理。
9. 如權利要求7所述的方法，其特征在于對不同的領域有選擇地應用去方塊濾波的步 驟包括當垂直或水平區(qū)域包含的邊緣點數(shù)目最多時，只對該垂直或水平方向的邊界進行去 塊效應濾波處理。
10. 如權利要求1所述的方法，其特征在于包括在使用邊緣檢測技術分析的步驟之前 使用灰度信息將平滑類型的鄰域分離的步驟。
11. 一種應用于視頻編解碼的環(huán)路濾波器，包括 使用邊緣檢測技術分析一個邊界鄰域內的邊緣信息的模塊； 根據(jù)邊緣信息將鄰域分類的模塊； 對不同類型的領域有選擇地應用去方塊濾波的模塊。
12. —種應用于視頻編解碼的環(huán)路濾波器，包括分類模塊，使用灰度信息將平滑區(qū)域從邊界鄰域中分離，然后使用邊緣檢測技術分析 邊界鄰域內的邊緣信息，以便區(qū)分出紋理區(qū)域和邊緣區(qū)域；濾波模塊，對平滑區(qū)域進行去方塊的環(huán)路濾波，對邊緣區(qū)域有選擇地應用去方塊濾波， 對紋理區(qū)域不做濾波。
13. 如權利要求12所述的環(huán)路濾波器，其特征在于對角線區(qū)域內包含的邊緣點數(shù)目最 多時，不進行去塊效應濾波處理。
14. 如權利要求12所述的環(huán)路濾波器，其特征在于垂直或水平區(qū)域包含的邊緣點數(shù)目 最多時，只對該垂直或水平方向的邊界進行去塊效應濾波處理。
15. 如權利要求12所述的環(huán)路濾波器，其特征在于所述分類模塊是二叉樹分類器。
全文摘要
本發(fā)明披露一種應用于視頻編解碼的環(huán)路濾波方法和環(huán)路濾波器。該方法包括下列步驟使用邊緣檢測技術分析邊界鄰域內的邊緣信息；根據(jù)邊緣信息將鄰域分類；對不同類型的領域有選擇地應用去方塊濾波技術。本發(fā)明在能有效濾除方塊效應、增加圖像編碼的主觀質量的同時，也保存圖像的邊緣以及細節(jié)信息，從而改善了圖像編碼的保真度。
文檔編號H04N7/26GK101742292SQ20081022658
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權日2008年11月14日
發(fā)明者于燁 申請人:北京中星微電子有限公司;中星電子股份有限公司