一種視頻處理方法
2023-04-26 22:19:16 1
專利名稱：一種視頻處理方法
技術領域：
本發明涉及視頻處理領域，更具體地，涉及一種視頻處理方法。
背景技術：
在^L頻處理領域，離散餘弦變換(Discrete Cosine Transform,簡稱DCT 變換)被認為是對語音和圖像信號進行變換的最佳方法。基於DCT的視頻處 理方法通常是視頻圖像分成許多互不重疊的塊(例如，大小為8 x 8或16 x 16 )， 然後對各個塊進行獨立的DCT變換、量化、編碼、解碼等。這種將視頻分成 多個視頻塊方法簡化了在視頻壓縮算法中每個步驟的處理過程，降低了系統 的消耗。此外將視頻分成視頻塊之後，可以對各個塊進行獨立的處理，靈活 性較高。
視頻塊具有4個"邊界"，而視頻塊之間則是"分界"。如果沒有特別的 說明，在本說明書以及權利要求書中，術語"邊界，，表示物體或者事物內部 與外部之間的界線，該界線屬於該物體或者事物，不屬於所述的外部；術語 "分界"表示區分不重疊的兩個物體或事物的區域，該區域不屬於其中的任 何一個物體或者事務(參見圖2的分界線201 、 202 )。
如上所述，由於上述現有的視頻處理方法將視頻圖像分成多個視頻塊， 然後對各個視頻塊進行獨立的處理，導致視頻塊和視頻塊之間的相關性遭到 破壞，容易出現塊效應。較新的編碼標準H.264中，有對各個一見頻塊進行去 塊效應濾波的步驟，這在一定程度上降低了視頻塊內的塊效應。但是，由於 視頻塊邊界的數據缺乏領域數據，所以視頻塊邊界的數據依然會存在噪聲。 也就是說，即使在編碼過程中對各個視頻塊進行了去塊效應的處理，視頻塊
之間依然會存在塊效應(俗稱馬賽克現象)，塊效應的存在嚴重影響了圖像的 一見覺凌丈果。
發明內容
觀坎日3^見觀K-裡^汰付咎坎雙v^^J妖陷,提供
一種在編碼階^a去除塊效應的一見頻處理方法，該;〖見頻處理方法包括以下步驟 將視頻分成大小相同的若干個視頻塊；對所述視頻塊內的數據進行去塊效應 處理；對視頻塊的分界兩側的數據進行平滑處理。
優選地，所述3見頻塊的大小為16x 16、 8x8或者4x4;所述對一見頻塊的 分界兩側的數據進行平滑處理的步驟包括對視頻塊的水平分界兩側的數據進 行平滑處理以及對視頻塊的垂直分界兩側的數據進行平滑處理。
優選地，所述視頻包括表示亮度的Y分量以及表示色差的U分量和V分 量；所述對視頻塊的水平分界兩側的數據進行平滑處理的步驟至少包括對視 頻塊的水平分界兩側的Y分量數據進行平滑處理，所述對視頻塊的垂直分界
數據進行平滑處理。
優選地，所述平滑處理為均值濾波、加權均值濾波或者中值濾波。
與現有的視頻處理方法相比，本發明的上述視頻處理方法在視頻的編碼 階段對視頻進行視頻塊，對視頻塊內的數據進行去效應處理，有效地去除了 一見頻塊內的塊效應，該;現頻處理方法還對^L頻塊的分界兩側的數據進行平滑 處理，有效地降低了視頻塊之間的塊效應，從而去除了視頻的塊效應，提高 了視頻的視覺效果。
另一方面，針對上述的現有的基於視頻塊的視頻處理方法存在塊效應的 缺陷，提供一種在視頻後處理階段去除塊效應的視頻處理方法，該視頻處理
方法包括以下步驟接收視頻塊數據；對所述^L頻塊內的數椐進行去塊效應 處理；對視頻塊的分界兩側的數據進行平滑處理。
據進行平滑處理。
優選地，所述對一見頻塊的水平分界兩側的數據進行平滑處理的步驟包括 計算視頻塊的水平分界兩側的數據的差值，將所述差值與預定閾值比較，對 所述視頻塊水平分界兩側的、差值大於所述預定閾值的數據進行平滑處理， 差值小於或者等於所述預定閾值的數據不進行平滑處理；所述對視頻塊的垂 直分界兩側的數據進行平滑處理的步驟包括計算視頻塊的垂直分界兩側的 數據的差值，將所述差值與預定閾值比較，對所述4見頻塊垂直分界兩側的、 差值大於所述預定閾值的數據進行平滑處理，差值小於或者等於所述預定閾 值的數據不進行平滑處理。
優選地，所述視頻包括表示亮度的Y分量以及表示色差的U分量和V分
頻塊的水平分界兩側的Y分量數據進行平滑處理，所述對一見頻塊的垂直分界 兩側的數據進行平滑處理的步驟至少包括對視頻塊的垂直分界兩側的Y分量 數據進行平滑處理。
優選地，所述平滑處理為均值濾波、加權中值濾波或者中值濾波。
優選地，採用定點數來完成所述去塊效應處理和平滑處理。
與現有的視頻處理方法相比，本發明的這種後處理的視頻處理方法在視
了視頻塊內的塊效應，該視頻處理方法還對視頻塊的分界兩側的數據進行平 滑處理，有效地降低了視頻塊之間的塊效應，從而去除了視頻的塊效應，提 高了視頻的視覺效果。
圖l是本發明的在編碼階段去除塊效應的流程圖2、圖1所示實施例中對視頻塊的水平分界兩側的數據進行平滑處理的 示意圖3是圖2的局部放大圖4是圖1所示實施例中對視頻塊的垂直分界兩側的數據進行平滑處理 的示意圖5是本發明的視頻後處理過程中去除塊效應的流程圖6是應用圖5所示的視頻處理方法的一個實施例的流程圖。
具體實施例方式
實施例一在編碼階段去除塊效應
圖1是本發明的在編碼階^:去除塊效應的流程圖。
如圖l所示，開始步驟S100之後，在步驟S102中，按照一定的標準將 視頻或者圖像分成大小相同的視頻塊。目前常用的視頻塊大小有4x4、 8x8、 16xl6等。例如，R261標準中，將每幀圖像分成8x8的子塊；子塊還可以 組成宏塊，宏塊由4個8 x 8的亮度塊和2個8 x 8的色度塊組成；宏塊還可 以組成塊組，每個塊組由3 x 11個宏塊組成。在本實施例中，詞語"視頻塊，， 用於表示視頻單元塊(例如上述的"子塊")，但是本領域的技術人員應當意 識到，"視頻塊，，也可以是由視頻單元塊組成的宏塊、塊組等。
步驟S104中，對一見頻塊進行去塊效應處理。去塊效應處理也稱為去塊效 應濾波，是^L頻處理領域內常用的處理步驟。步驟S104中的去塊效應處理採
用現有的去塊效應處理。現有的去塊效應處理一般是通過降低各個像素點與 其相鄰像素點的差值實現的，例如，將某一點的像素值(例如灰度值)和它
周圍8個點的像素值(例如灰度值)相加，然後除以9，將其作為該點的新像 素值(例如灰度值)，這個處理過程就降低了該像素點與其周圍8個像素點的
由於視頻塊"邊界"上的像素點缺乏相鄰的像素點，因此，步驟S104的 "去塊效應處理"未能對^L頻塊邊界上的數據進行有效處理。這是導致^f見頻 塊與視頻塊之間出現塊效應的主要原因。為了有效地去除塊效應，在接下來 的步驟S106中，對視頻塊的邊界上的像素進行平滑處理。
視頻塊包括水平邊界與垂直邊界，因此，對視頻塊的邊界上的像素進行 平滑處理包括對視頻塊水平邊界和垂直邊界的像素進行平滑處理。下面將結 合圖2和圖3進行闡述。圖2是對視頻塊的水平邊界的數據進行平滑處理的 示意圖。如圖2所示，圖2示出了 6個8x8的視頻塊視頻塊l、視頻塊2、 視頻塊3、視頻塊4、視頻塊5和視頻塊6。分界線203為視頻塊1與視頻塊 2之間、視頻塊3與視頻塊4之間、視頻塊5與視頻塊6之間的分界，為消除 視頻塊之間的塊效應，就需要確定視頻塊之間的分界(或者分界線)，並對分 界線兩側的像素進行平滑處理，例如，對分界線203兩側的邊界區210上的 像素點進行平滑處理。
圖3是圖2的局部放大圖。如圖所示，像素點501、 502、 503為視頻塊5 水平邊界上的像素點，像素點601、 602、 603為視頻塊6中靠近視頻塊5的 水平邊界上的像素點，而像素點609緊鄰像素點601，像素點610緊鄰像素點 602，像素點611緊鄰像素點603。如上所述，像素點501、 502、 503所在的 邊界是需要進行平滑處理的，像素點601、 602、 603所在的邊界也是需要進 行平滑處理的。在一個方案中，通過均值濾波的方式進^f亍平滑處理，具體地， 取像素點501與像素點601的均值，並將該均值替代像素點501和像素點601
的值；像素點502、 602也進行類似的處理，從而完成了水平邊界的平滑處理。
這種均值濾波的方法具有複雜度小、節省資源的優點。
作為均值濾波的一種替換方案，在處理某個像素點時，可以將該像素點 及其兩側的2個^f象素點的均值作為新值。例如，平滑處理^f象素點601時，可 以取像素點601及其兩側的像素點501、像素點602這三個像素點的均值，然
後將該均值作為像素點601的新值。這種均值濾波可表示為3 l ，其中，
"."表示需要處理的像素點，而中括號"[]，，裡面的數字表示對應的像素點 的權重。這種均值濾波方案由於考慮了相鄰的像素點，能獲得更為平滑的處 理效果。
作為均值濾波的改進，還可以採用加權均值濾波的方式進行平滑處理。 即，處理某像素點時，給像素點及其兩側的2個像素點加上對應的權數，然 後再取均值。例如，在處理像素點602時，像素點602的權數取2，相鄰的像 素點502和610的權數都取1，加權後求和，再除以4得到均值。類似地，這
h[l 2. 1]
種加權均值濾波可表示為4 ，同樣，"."表示需要處理的像素點，
而中括號"[]"裡面的數字表示對應的像素點的權重，例如，在該例子中，".，， 旁邊的2表示像素點602的權數為2。加權均值濾波不僅考慮相鄰的像素點， 還考慮相鄰的像素點所在的位置帶來的影響，能夠獲得更好的平滑效果，更 好地去除一見頻塊之間的塊效應。
作為均值濾波的另一種替換方案，在處理某個像素點時，可以將該像素 點及周圍的8像素點的均值作為新值。例如，平滑處理像素點602時，可以 獲取像素點501-503、像素點601-603、像素點609-611這9個像素點的均值， 並將該均值作為像素點602的均值。類似地，這種均值濾波可表示為
formula see original document page 9
作為一種改進，還可以採用的加權均值濾波，例如 同樣，."表示需要處理的像素點，而中括號"[]"裡面的數字表示對應的像 素點的權重。
作為一種替換方案，還可以採取中值濾波的方式進行平滑處理。例如， 對像素點601進行平滑處理時，將像素點601及其對應的相鄰像素點501、 609 的像素值按照大小排序，將處於中間位置的像素值作為像素點601的新值。 其他的邊界像素點也做類似處理，從而完成了邊界像素的平滑處理。本領域
內的技術人員應當知道，中值濾波除具有保護圖像邊緣作用的同時還有去除 噪聲/塊效應的優點。
本領域技術人員還將意識到，由於本發明將視頻塊分界兩側的像素點視 為相鄰的像素點，因此，還可以利用現有的各種平滑處理方法對視頻塊邊界 上的像素點進行平滑處理。
圖4是圖1所示實施例中對視頻塊的垂直分界兩側的數據進行平滑處理 的示意圖。如圖4所示，分界線201是視頻塊1與視頻塊3之間、視頻塊2 與視頻塊4的分界，而分界線201兩側的邊界區211所圏出來的像素點是需 要進行平滑處理的；分界線202是視頻塊3與視頻塊5之間、視頻塊4與視 頻塊6的分界，而分界線202兩側的邊界區212所圈出來的像素點是需要處 理的。垂直分界兩側的數據的平滑處理與水平分界兩側數據的平滑處理類似， 此不資述。
作為一種改進的方案，在步驟S106中，可以先計算視頻塊的分界兩側的 像素點的差值，例如首先計算像素點501和像素點601的差值，然後將所得 差值與預定閾值比較，如果該差值大於預定閾值，就對像素點501、 601進行 平滑處理，如果差值小於或者等於該預定閾值，就不對像素點501、 601進行 平滑處理。這種改進的方案能有效地減少編碼過程中的資源耗用量。
步驟S106之後進入結束步驟S108。
上述處理流程是在編碼階段進行去塊效應，包括去除視頻塊內的塊效應 (步驟S104)和^見頻塊之間的塊效應(步驟S106)。要說明的是，也可以先 去除視頻塊之間的塊效應(步驟S106 )，再去除視頻塊內的塊效應(步驟S104 )。 在編碼階段進行去塊效應的好處是所得到的視頻質量較高，即使在視頻後處 理階段中沒有進行去塊效應的處理，經過後處理的視頻質量依然較高。
實施例二在視頻後處理階段去除塊效應
圖5是本發明的^L頻後處理過程中去除塊效應的流程圖。如圖5所示， 該流程從步驟S400開始。步驟S402中，接收或者獲取一見頻塊。該3見頻塊可 以是現有的視頻處理方法得到的，也可以是按照本發明上述的視頻處理方法 得到的。
接著，步驟S404中，對視,頻塊進行去塊效應處理。該處理過程與上述步 驟S104類似，不再重複。然後，步驟S406中，對視頻塊的分界兩側的像素 點進行平滑處理，該處理過程與上述步驟S06類似，不再重複。如上所述， 也可以先進4亍步驟S406所述的平滑處理，再進行步驟S404所述的去塊效應 濾波。
最後，進入結束步驟S408完成一見頻後處理。
同樣，作為一個改進的方案，上述步驟S406中，可以先計算視頻塊的分 界兩側的像素點的差值，然後將所得差值與預定閾值比較，如果該差值大於 預定閾值，就對該像素點進行平滑處理，如果差值小於或者等於該預定閾值， 就不對該像素點進行平滑處理。這種改進的方案能有效地減少編碼過程中的 資源耗用量。
類似地，圖6是應用圖5所示的^f見頻處理方法的一個實施例的流程圖， 該實施例是對YUV格式的一見頻數據進行處理。如圖6所示，開始步驟S500 之後，在步驟S502中，接收S見頻塊，並進行去塊效應濾波。有關的處理方法 與實施例一的步驟S104類似，不再贅述。
步驟S502的去塊效應濾波基本上消除了^L頻塊內的塊效應。接著，步驟 S504 步驟S508中，對視頻塊邊界上的像素點進行平滑處理，以消除視頻塊 之間的塊效應。更具體地，步驟S504中，對^f見頻塊中的Y分量進行平滑處理 (去塊效應處理)，具體包括對Y分量進行水平方向的平滑處理以及進行垂直 方向上的平滑處理。有關的處理方法與實施例一的步驟S106類似，不再贅述。
因為Y分量是表示亮度的，如果視頻數據為純粹的灰JL圖，那麼Y分量
就已經表示了該灰度圖的所有信息。因此，對視頻塊進行去塊效應濾波以及
對Y分量的邊界進行平滑處理之後，就已經消除了視頻圖像的塊效應，得到 了較高質量的視頻圖像。
如果視頻圖像是彩色的，那麼，表示色差的U分量(Cb)和V分量(Cr) 將包含著色差信息。因此，還需要對Cb分量、Cr分量進行平滑處理，分別 如步驟S506、步驟S508所示。最後，處理流程結束於步驟S510。
實施例三在編碼階段與後處理階段去除塊效應
本實施例基於上述實施例一與上述實施例二的處理流程。在該實施例中， 編碼階段包括進行視頻分塊(參見上述步驟S102)、對視頻塊內的數據進行 去塊效應濾波(參見上述步驟S104);後處理階段中，對視頻塊邊界上的數據 進行平滑處理(參見上述步驟S106或者步驟S406 )。這種方案中，編碼階段 主要去除^L頻塊內的塊效應，而視頻塊之間的塊效應留在後處理階段中處理， 這種設計的優點是減輕了編碼階段的處理量，加快了編碼過程的視頻處理速 度，減輕了資源耗用量。相應地，後處理階段不再進行去除^L頻塊內的塊效 應的濾波處理，而是進行去除視頻塊之間的塊效應的處理，有效地減輕了後 處理過程中的處理量。
作為本實施例的改進，也可以在編碼階段增加上述"對i見頻塊邊界上的 數據進行平滑處理"的步驟，或者在後處理階段增加上述"對^f見頻塊內的數 據進行去塊效應濾波"的步驟。經過試驗表明，後處理階段增加上述"對視 頻塊內的數據進行去塊效應濾波，，能夠進一步消除^L頻的塊效應，提高視頻 的質量。
為了最大限度地提高處理速度、減輕視頻處理系統的資源耗用量，在上 述的去除塊效應濾波、數據塊邊界平滑處理等各種處理中，採用定點數進行 處理。由於定點數耗用的位(bit)數、涉及的計算量/計算複雜度均小於常規
的浮點數，因此，採用定點數代替浮點數進行上述的去除塊效應濾波、數據 塊邊界平滑處理，將能有效地降低資源開銷，尤其適用於小型電子設備如掌 上電腦的視頻處理。
以上所述的本發明實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何 在本發明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本 發明的權利要求保護範圍之內。
權利要求
1、一種視頻處理方法，其特徵在於，包括以下步驟獲取視頻塊；對所述視頻塊內的數據進行去塊效應處理；對所述視頻塊的分界兩側的數據進行平滑處理。
2、 根據權利要求1所述的視頻處理方法，其特徵在於，所述對視頻塊的行平滑處理以及對視頻塊的垂直分界兩側的數據進行平滑處理。
3、 根據權利要求2所述的視頻處理方法，其特徵在於頻塊的水平分界兩側的數據的差值，將所述差值與預定閾值比較，對所述視 頻塊水平分界兩側的、差值大於所述預定閾值的數據進行平滑處理，差值小 於或者等於所述預定闊值的數據不進行平滑處理；所述對視頻塊的垂直分界兩側的數據進行平滑處理的步驟包括計算視 頻塊的垂直分界兩側的數據的差值，將所述差值與預定閾值比較，對所述視 頻塊垂直分界兩側的、差值大於所述預定閾值的數據進行平滑處理，差值小 於或者等於所述預定閾值的數據不進行平滑處理。
4、 根據權利要求3所述的視頻處理方法，其特徵在於所述視頻包括表示亮度的Y分量以及表示色差的U分量和V分量；所述對視頻塊的水平分界兩側的數據進行平滑處理的步驟至少包括對視 頻塊的水平分界兩側的Y分量數據進行平滑處理，所述對一見頻塊的垂直分界 兩側的數據進行平滑處理的步驟至少包括對視頻塊的垂直分界兩側的Y分量 數據進行平滑處理。
5、 根據權利要求1至4中任意一項所述的視頻處理方法，其特徵在於， 所述平滑處理為均值濾波、加權均值濾波或者中值濾波。
6、 根據權利要求5所述的視頻處理方法，其特徵在於，採用定點數來完 成所述去塊效應處理和平滑處理。
7、 一種3見頻處理方法，其特徵在於，包括以下步驟 將視頻分成大小相同的若干個視頻塊； 對所述視頻塊內的數據進行去塊效應處理； 對視頻塊的分界兩側的數據進行平滑處理。
8、 根據權利要求7所述的視頻處理方法，其特徵在於 所述視頻塊的大小為16x 16、 8x8或者4x4; 升述對視頻塊的分量滑處理。
9、 根據權利要求8所述的視頻處理方法，其特徵在於 所述視頻包括表示亮度的Y分量以及表示色差的U分量和V分量；頻塊的水平分界兩側的Y分量數據進行平滑處理，所述對視頻塊的垂直分界數據進行平滑處理。
10、根據權利要求7至9中任意一項所述的視頻處理方法，其特徵在於， 所述平滑處理為均值濾波、加權均值濾波或者中值濾波。
全文摘要
本發明提供一種視頻處理方法。在一個實施例中，該視頻處理方法包括以下步驟將視頻分成大小相同的若干個視頻塊；對所述視頻塊內的數據進行去塊效應處理；對視頻塊的分界兩側的數據進行平滑處理。在另一個實施例中，該方法包括獲取視頻塊；對所述視頻塊內的數據進行去塊效應處理；對所述視頻塊的分界兩側的數據進行平滑處理。與現有的視頻處理方法相比，本發明的視頻處理方法在編碼階段或者在視頻後處理階段除了對視頻塊內的數據進行去塊效應處理之外，還對視頻塊的分界兩側的數據進行平滑處理，有效地去除了視頻塊內的塊效應以及視頻塊之間的塊效應，從而去除了視頻的塊效應，提高了視頻的視覺效果。
文檔編號H04N7/26GK101389019SQ20081006665
公開日2009年3月18日 申請日期2008年4月16日 優先權日2008年4月16日
發明者黃華軍 申請人:惠州華陽通用電子有限公司