HEVC环路去方块滤波的算法研究

发布时间：2020-08-15 19:30

【摘要】：新一代的高效视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)标准比上一代的视频编码标准具有更高的压缩率。然而优秀的编码性能通常伴随着巨大的编码复杂度。而且基于块的编码方式会引起方块效应,严重影响了视频的主客观质量及用户体验。故在HEVC标准中使用了环路去方块滤波来减少方块效应。但是去方块滤波过程较复杂,不利于实时的视频应用。本文针对HEVC环路去方块滤波中存在的冗余计算和步骤,提出了两种HEVC的自适应环路去方块滤波快速算法。经统计和分析可知,同一滤波单元内两个边界的滤波情况具有很强的一致性。而且在滤波过程中用于限制像素修正幅度的限幅函数,极大地增加了计算量。故本文提出第一种合并基本滤波单元计算的HEVC去方块滤波快速算法。首先合并基本滤波单元。然后以绝对误差和的方式计算像素变化率等参数,再对边界进行滤波决策。最后,使用简化的强滤波或原始的弱滤波算法对像素进行修正。实验结果显示,本算法平均减少了18.001%的去方块滤波时间和6.875%的解码时间,且对视频的主客观质量几乎没有影响,达到了改善去方块滤波性能的目的。获取边界强度是去方块滤波中的关键步骤,但对相同情况的边界进行了冗余计算。而且滤波前后像素值不变和滤波后视频质量更差的情况较多。滤波也仅有强、弱滤波两种类型,自适应性较低。故本文提出第二种基于像素绝对误差分类的HEVC去方块滤波快速算法。首先,通过边界两边相邻块的划分模式和深度共同决定边界强度的计算次数。然后,用边界处的像素绝对误差与阈值对滤波边界进行筛选。再用像素绝对误差求取滤波块的像素变化率,根据自适应阈值将滤波边界分为四种模式。最后,对不同的模式使用不同的滤波算法对像素进行修正。实验结果证明,本算法不仅能保持视频的主客观质量基本不变,而且平均能减少29.394%的去方块滤波时间和11.901%的解码时间,有效地提高了滤波的有效性,并减少了去方块滤波及解码时间。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN919.81;TN713
【图文】：

序列,序列,环路滤波,后置滤波器

(a)原始图像 (b)方块效应图像图 1.2 序列 BsaketballDrill 的部分图像对比应的主要原因有以下三点：可以独立的进行变换、量化等过程，编码参数可分布性相互独立。预测过程中，可能使用不同图像或不同位置的块号可能会引起块边界的不连续性。技术会把这些误差、失真等不断传递到后续的编重影响了图像的主观质量。目前，国内外有很多研究，主要分为环路滤波（环内滤波）和后置滤波器是一个在混合编码器的环路内，一个在环路外。技术研究领域有很多高效的环路滤波算法，如文利用补偿值进行分类的滤波算法，计算复杂度低

配置模式,视频序列,重建图像,图像

(c)FA-CFUC 算法重建图像 (d)文献[5]算法重建图像图 3.5 视频序列 KristenAndSara 在 AI 配置模式下图像间的对比(a)原始视频图像 (b)HM16.0 重建图像(c) FA-CFUC 算法重建图像 (d)文献[5]算法重建图像

对比图,配置模式,视频序列,图像

42(c) FA-CFUC 算法重建图像 (d)文献[5]算法重建图像图 3.6 视频序列 BasketballDrill 在 LDP 配置模式下图像间的对比图 3.5、3.6 为不同的视频序列在不同的配置模式下，且 QP 为 22 时，原始视频图像和经 HM16.0、FA-CFUC 算法以及文献[5]算法编码后的重建图像间的主观对比。从图中可以看到文献[5]算法、FA-CFUC 算法及 HM16.0 算法相比，编码后的重建图像质量都差不多，故本章所提算法对重建的视频图像质量几乎没有影响。

【参考文献】