圖像與視頻編碼中消除編碼效應(yīng)的后處理算法研究.pdf

1、圖像和視頻壓縮技術(shù)在很大程度上減小了圖像和視頻的存儲容量和傳輸帶寬，促進(jìn)了圖像和視頻業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用。但壓縮也導(dǎo)致圖像和視頻中出現(xiàn)了編碼效應(yīng)，如塊效應(yīng)、振鈴、蚊子效應(yīng)等。這些編碼效應(yīng)的存在破壞了原有圖像的空域平滑性，降低了解碼后圖像的主觀和客觀質(zhì)量。圖像和視頻的后處理可以顯著地消除編碼效應(yīng)，提高圖像的主觀和客觀質(zhì)量。 本文的主要工作是針對消除“DCT+量化”過程所導(dǎo)致的編碼效應(yīng)，提出了一些后處理算法：本文首先研究了DCT域塊效應(yīng)消

2、除算法；然后提出了空域塊效應(yīng)消除算法；接著提出了振鈴效應(yīng)的消除算法；最后提出了與解碼器相結(jié)合的后處理方案，用于消除視頻編碼中出現(xiàn)的塊效應(yīng)和振鈴效應(yīng)等編碼效應(yīng)。本文的主要創(chuàng)新成果包括： 提出了一種DCT域漸進(jìn)塊效應(yīng)消除算法(PDCT-BAR)。該算法根據(jù)解碼DCT系數(shù)塊的頻率特征參數(shù)來對偏移DCT系數(shù)塊中的系數(shù)進(jìn)行限制，以消除塊效應(yīng)。偏移的DCT塊中可能存在由塊效應(yīng)引起的高頻系數(shù)，通過不斷構(gòu)造偏移的DCT塊，并且自適應(yīng)地約束偏移塊

3、中的這些高頻分量，從而達(dá)到了消除塊效應(yīng)的目的。此外，在完成塊偏移和系數(shù)收縮后，使用量化約束來修剪處理后的DCT系數(shù)。與其他使用偏移塊的塊效應(yīng)消除算法不同的是，PDCT-BAR算法的每一次偏移過程都構(gòu)造了具有不同偏移位置的偏移塊。實驗表明，通過對多個偏移位置塊的處理，PDCT-BAR算法不僅可以有效的去除塊效應(yīng)，而且能很好的保存圖像本身的紋理細(xì)節(jié)，處理后圖像無論PSNR質(zhì)量還是視覺質(zhì)量都令人滿意。 提出了一種基于DCT域自適應(yīng)濾波

4、的塊效應(yīng)消除算法(DCT-AFBAR)。在DCT-AFBAR算法中，首先推導(dǎo)出四組用于DCT域濾波的系數(shù)矩陣，然后根據(jù)解碼塊的頻率特征參數(shù)來選取當(dāng)前DCT塊濾波所使用系數(shù)矩陣，最后將相應(yīng)的DCT系數(shù)塊與選好的系數(shù)矩陣進(jìn)行相乘，即得到消除了塊效應(yīng)的DCT系數(shù)塊。該算法的優(yōu)點在于避免了計算復(fù)雜度非常高的偏移DCT系數(shù)塊計算。為了進(jìn)一步減小計算復(fù)雜度，文中還測試了只對部分DCT系數(shù)進(jìn)行處理的情況，DCT-AFBAR算法的性能仍令人滿意。實驗表

5、明：DCT-AFBAR算法無論是在圖像主觀、客觀質(zhì)量、還是計算復(fù)雜度上都比同類算法有顯著的改進(jìn)。提出了一種基于空域自適應(yīng)濾波的塊效應(yīng)消除算法(SAFBAR)。SAFBAR通過對DCT-AFBAR算法進(jìn)行推導(dǎo)和改進(jìn)，將DCT域濾波轉(zhuǎn)化為空域濾波。SAFBAR算法根據(jù)解碼塊的頻率特征參數(shù)自適應(yīng)地選取濾波器參數(shù)來進(jìn)行濾波。為了避免真實邊緣被模糊，該塊效應(yīng)消除算法還聯(lián)合多個塊邊界的梯度信息來區(qū)分塊效應(yīng)與真實邊緣。隨后文中又對SAFBAR算法進(jìn)行

6、簡化得到MSAFBAR算法。MSAFBAR算法對SAFBAR算法中的濾波器參數(shù)進(jìn)行了簡化，并將浮點型濾波運算變?yōu)檎麛?shù)型濾波運算。為了避免在DCT域計算解碼塊的頻率特征參數(shù)，文中進(jìn)一步提出使用近似變換或梯度變化信息來計算解碼塊的頻率特征參數(shù)。實驗表明：在不同比特率下，MSAFBAR算法在PSNR性能均優(yōu)于其他算法。特別值得注意的是，MSAFBAR算法不但在比特率非常低的時候能提升解碼圖像的PSNR，而且當(dāng)比特率較高的時候也能提升解碼圖像的

7、PSNR質(zhì)量。 結(jié)合灰度變換和低通濾波提出了一種新的振鈴效應(yīng)消除算法。該算法首先根據(jù)解碼塊的頻率特征參數(shù)來選取需要進(jìn)行振鈴效應(yīng)消除的候選塊；然后對塊內(nèi)象素的灰度值進(jìn)行分析，為該塊的處理計算出相應(yīng)的塊級參數(shù)，包括一個加權(quán)系數(shù)和兩個目標(biāo)灰度值；接著通過灰度變換將塊內(nèi)每個象素的狄度值向相應(yīng)的目標(biāo)灰度值逼近，并同時采用低通濾波得到平滑結(jié)果，最后通過塊級加權(quán)系數(shù)將灰度變換和低通濾波的結(jié)果進(jìn)行加權(quán)。為了防止象素被過度處理，還對處理后象素的取