In-loop filtering (ILF) is a key technology for removing the artifacts in image/video coding standards. Recently, neural network-based in-loop filtering methods achieve remarkable coding gains beyond the capability of advanced video coding standards, which becomes a powerful coding tool candidate for future video coding standards. However, the utilization of deep neural networks brings heavy time and computational complexity, and high demands of high-performance hardware, which is challenging to apply to the general uses of coding scene. To address this limitation, inspired by explorations in image restoration, we propose an efficient and practical in-loop filtering scheme by adopting the Look-up Table (LUT). We train the DNN of in-loop filtering within a fixed filtering reference range, and cache the output values of the DNN into a LUT via traversing all possible inputs. At testing time in the coding process, the filtered pixel is generated by locating input pixels (to-be-filtered pixel with reference pixels) and interpolating cached filtered pixel values. To further enable the large filtering reference range with the limited storage cost of LUT, we introduce the enhanced indexing mechanism in the filtering process, and clipping/finetuning mechanism in the training. The proposed method is implemented into the Versatile Video Coding (VVC) reference software, VTM-11.0. Experimental results show that the ultrafast, very fast, and fast mode of the proposed method achieves on average 0.13%/0.34%/0.51%, and 0.10%/0.27%/0.39% BD-rate reduction, under the all intra (AI) and random access (RA) configurations. Especially, our method has friendly time and computational complexity, only 101%/102%-104%/108% time increase with 0.13-0.93 kMACs/pixel, and only 164-1148 KB storage cost for a single model. Our solution may shed light on the journey of practical neural network-based coding tool evolution.


翻译:环路滤波是消除图像/视频编码标准中伪影的关键技术。近年来,基于神经网络的环路滤波方法实现了超越先进视频编码标准能力的显著编码增益,成为未来视频编码标准的有力候选工具。然而,深度神经网络的使用带来了巨大的时间和计算复杂度,以及对高性能硬件的高要求,这使其难以广泛应用于编码场景。为解决这一限制,受图像复原领域探索的启发,我们提出了一种采用查找表的高效实用环路滤波方案。我们在固定滤波参考范围内训练环路滤波的深度神经网络,并通过遍历所有可能输入将DNN输出值缓存至查找表中。在编码过程的测试阶段,通过定位输入像素(待滤波像素及其参考像素)并插值缓存的滤波像素值来生成滤波后像素。为在有限存储成本下实现大范围滤波参考,我们在滤波过程中引入了增强索引机制,并在训练中采用了截断/微调机制。所提方法已集成至通用视频编码参考软件VTM-11.0。实验结果表明,该方法在超快速、极快速和快速模式下,在全帧内和随机接入配置下分别平均实现了0.13%/0.34%/0.51%和0.10%/0.27%/0.39%的BD-rate压缩增益。特别值得注意的是,本方法具有友好的时间和计算复杂度:时间开销仅增加101%/102%-104%/108%,计算量为0.13-0.93 kMACs/像素,单个模型存储成本仅为164-1148 KB。我们的解决方案可为基于神经网络的实用编码工具发展提供新的思路。

0
下载
关闭预览

相关内容

代码(Code)是专知网的一个重要知识资料文档板块,旨在整理收录论文源代码、复现代码,经典工程代码等,便于用户查阅下载使用。
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2021年12月9日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Meta-Transfer Learning for Zero-Shot Super-Resolution
Arxiv
43+阅读 · 2020年2月27日
Arxiv
15+阅读 · 2019年11月26日
VIP会员
最新内容
大语言模型平台在国防情报应用中的对比
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:12
美海军“超配项目”
专知会员服务
2+阅读 · 今天2:13
《美陆军条例:陆军指挥政策(2026版)》
专知会员服务
10+阅读 · 4月21日
《军用自主人工智能系统的治理与安全》
专知会员服务
7+阅读 · 4月21日
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
10+阅读 · 4月20日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员