專利名稱：用于視頻編解碼系統(tǒng)中解塊濾波的并行處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濾波處理方法，特別涉及用于視頻編解碼系統(tǒng)中解塊濾波的 并行處理方法。
背景技術(shù)：
在基于塊的視頻編解碼系統(tǒng)中，編解碼器反變換量化后圖像會(huì)出現(xiàn)方塊效 應(yīng)。其產(chǎn)生的原因有兩個(gè)。最重要的一個(gè)原因在于基于塊的幀內(nèi)和幀間預(yù)測(cè)殘差 的DCT變換。其變換系數(shù)的量化過(guò)程相對(duì)粗糙，因而反量化過(guò)程恢復(fù)的變換系數(shù) 帶有誤差，會(huì)造成在圖像塊邊界上的視覺(jué)不連續(xù)。第二個(gè)原因來(lái)自于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù) 測(cè)。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊可能是從不同幀的不同位置上的內(nèi)插樣點(diǎn)數(shù)據(jù)中復(fù)制而來(lái)的。因 為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊的匹配不可能是絕對(duì)準(zhǔn)確的，所以就會(huì)在復(fù)制塊的邊界上產(chǎn)生數(shù)據(jù) 不連續(xù)。當(dāng)然，參考幀中存在的邊界不連續(xù)也被復(fù)制到需要補(bǔ)償?shù)膱D像塊內(nèi)。為
了克服這種塊效應(yīng)，通常采取在編解碼環(huán)中引入解塊濾波系統(tǒng)，以提高圖像的主 客觀評(píng)價(jià)質(zhì)量水平。
解塊濾波以宏塊為單位，按照光柵掃描順序依次處理。圖像中每個(gè)宏塊的濾
波過(guò)程如下
對(duì)亮度和色度分別做解塊濾波，如圖1所示，首先叢左到右對(duì)垂直邊界濾波， 然后從上到下對(duì)水平邊界濾波。當(dāng)前宏塊的上邊或者左邊的樣本值可能在以前的 宏塊解塊濾波過(guò)程中已經(jīng)被修改，當(dāng)前宏塊的解塊濾波的輸入為這些可能被修改 的樣本值，并且當(dāng)前宏塊解塊濾波可能進(jìn)一步修改這些樣本值。當(dāng)前宏塊垂直邊
界濾波過(guò)程中修改的樣本值作為水平邊界濾波過(guò)程的輸入。圖1、 2分別表示最 小劃分為4X4和8X8的視頻編解碼方案中需要濾波的亮度邊界示意圖。
編碼環(huán)中不同的預(yù)測(cè)方式?jīng)Q定了重建后的圖像塊邊緣有否虛假邊界和虛假 邊界的強(qiáng)弱。如圖3所示，根據(jù)不同的情況選擇不同強(qiáng)度的濾波器，才能使得去 塊效應(yīng)能達(dá)到最佳效果。因此在對(duì)邊界濾波的過(guò)程中，首先要確定邊界強(qiáng)度BS， 色度塊的邊界強(qiáng)度用對(duì)應(yīng)位置亮度塊邊界的BS代替。如果BS等于0則不對(duì)邊界 濾波，否則根據(jù)局部樣本值的特性和BS值選擇對(duì)應(yīng)的濾波器對(duì)邊界濾波。
另外塊效應(yīng)的產(chǎn)生是由運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和量化誤差造成的，同時(shí)視頻圖像序列本身還存在著物體的真實(shí)邊界。 一般來(lái)說(shuō)，真實(shí)的邊界兩側(cè)像素值的梯度差要比量化 誤差造成的虛假邊界兩側(cè)像素值梯度差要大。因此在對(duì)邊界濾波的時(shí)候必須考慮
到邊界的真實(shí)性。解塊濾波系統(tǒng)通過(guò)設(shè)定門(mén)限值a和e ，來(lái)用于判斷是否要對(duì)邊
界濾波。
目前已有的解決方案是同時(shí)執(zhí)行視頻數(shù)據(jù)水平和垂直濾波，該方案亮度分量 濾波過(guò)程如圖4所示，在對(duì)第一 4X16塊執(zhí)行水平濾波(I)后，同時(shí)對(duì)第一 4 X16塊執(zhí)行垂直濾波(I')和對(duì)第二4X16塊執(zhí)行水平濾波(II)。然后同時(shí) 對(duì)第二4X16塊執(zhí)行垂直濾波(IF )和對(duì)第三4X16塊執(zhí)行水平濾波(III)。 然后同時(shí)對(duì)第三4X16塊執(zhí)行垂直濾波(III')和對(duì)第四4X16塊執(zhí)行水平濾 波(IV)。最后對(duì)第四4X16塊執(zhí)行垂直濾波(IV')。
在4X16塊中，在關(guān)于第一 4X4子塊的數(shù)據(jù)輸入后，同時(shí)執(zhí)行第一4X4 子塊的濾波和關(guān)于第二 4X4子塊的數(shù)據(jù)輸入。同時(shí)執(zhí)行第二 4X4子塊的濾波和 關(guān)于第三4X4子塊的數(shù)據(jù)輸入。同時(shí)執(zhí)行第三4X4子塊的濾波和關(guān)于第四4X 4子塊的輸入。最后執(zhí)行第四4X4子塊的濾波。
其中色度分量過(guò)程與亮度分量類似。
現(xiàn)有技術(shù)在一定程度上實(shí)現(xiàn)了解塊濾波器內(nèi)部處理的并行。對(duì)圖4所示宏 塊的濾波需要執(zhí)行64個(gè)水平濾波操作和64個(gè)垂直濾波操作，在完全串行的過(guò)程 中， 一共需要128個(gè)濾波周期，現(xiàn)有技術(shù)將其縮短為80個(gè)濾波周期。但是濾波 周期數(shù)仍然太多，而且要求特定的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，通用性不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于視頻編解碼系統(tǒng)中解塊濾波的并行處理方 法，從而大大提高宏塊的解塊濾波效率。
本發(fā)明的目的可通過(guò)以下的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn) 一種用于視頻編解碼系統(tǒng)中 解塊濾波的并行處理方法，把對(duì)應(yīng)于視頻數(shù)據(jù)的每一個(gè)宏塊內(nèi)部劃分為各子塊邊 界進(jìn)行濾波，在解塊濾波中對(duì)每個(gè)子塊的每一條邊界只進(jìn)行一次濾波強(qiáng)度計(jì)算， 對(duì)濾波強(qiáng)度計(jì)算后的每一條邊界上的各樣本點(diǎn)的閾值計(jì)算和濾波過(guò)程并行處理。
本發(fā)明還可以對(duì)每一個(gè)宏塊中具有特定排列規(guī)則的多條子塊邊界的濾波并 行處理。 ，
所述特定排列規(guī)則為子塊邊界處于視頻數(shù)據(jù)宏塊內(nèi)的同一直線上，對(duì)該直線上的所有子塊邊界的濾波一起并行處理。
所述特定排列規(guī)則為每相鄰子塊或相隔子塊上不相關(guān)聯(lián)的水平邊界和垂直 邊界，對(duì)所述不相關(guān)聯(lián)的水平邊界和垂直邊界的濾波一起并行處理。
本發(fā)明所述的每一個(gè)宏塊濾波包括對(duì)宏塊外圍邊界和宏塊內(nèi)部劃分子塊邊 界的濾波。
本發(fā)明所述的子塊為宏塊的最小劃分，該最小劃分為4 x 4或8 x 8。 本發(fā)明在所述視頻數(shù)據(jù)的所有宏塊中對(duì)不相關(guān)聯(lián)的相間隔宏塊的濾波一起 并行處理。
使用本發(fā)明所述方法后，使濾波周期數(shù)大大減少，能夠在更大程度上提高 解塊濾波的處理效率；而且沒(méi)要求特定的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的伸縮性，能滿足 不同的要求，很好的應(yīng)用于視頻編解碼系統(tǒng)中解塊濾波的處理中。


圖1為最小劃分為4X4的宏塊中需要濾波的亮度邊界示意圖2為最小劃分為8X8的宏塊中需要濾波的亮度邊界示意圖3為解塊濾波器示意圖4為現(xiàn)有技術(shù)的濾波示意圖5為本發(fā)明的垂直/水平邊界樣本示意圖6為本發(fā)明子塊邊界濾波并行處理示意圖7為本發(fā)明濾波邊界示意圖8宏塊間濾波并行示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明以子塊邊界濾波為基礎(chǔ)，包括子塊邊界內(nèi)部樣本點(diǎn)濾波的并行處理和 不同子塊邊界之間濾波的并行處理。
具體實(shí)施方式
如下
(1)子塊邊界并行濾波根據(jù)解塊濾波的原理，如果對(duì)一個(gè)4X4子塊的 一條邊界進(jìn)行濾波需要4次濾波操作，如圖5中的A所示，對(duì)p0和q0 之間的邊界進(jìn)行濾波時(shí)，最多需要參考p0 p3和q0 q3'共8個(gè)點(diǎn)的 值，最多會(huì)改變p0 p2和q0 q2共6個(gè)點(diǎn)的值，而不會(huì)受到垂直方向上其他點(diǎn)的影響，也不會(huì)影響垂直方向上其他點(diǎn)的濾波。因此對(duì)垂 直邊界上各個(gè)樣本點(diǎn)的水平濾波沒(méi)有先后順序，可以同時(shí)進(jìn)行。對(duì)水 平邊界的垂直濾波亦然(如圖5中的B)。由于子塊為宏塊內(nèi)部的最小 劃分，同一子塊邊界上的樣本點(diǎn)必然具有相同的濾波強(qiáng)度，因此只需 要進(jìn)行一次濾波強(qiáng)度的計(jì)算。對(duì)一條4X4子塊邊界濾波的并行處理過(guò) 程如圖6所示，先計(jì)算一次該子塊邊界的濾波強(qiáng)度，然后對(duì)這條邊界 上的4個(gè)樣本點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行濾波處理。
(2) 宏塊內(nèi)處在一條直線上的子塊邊界并行濾波在(1)的基礎(chǔ)上，宏
塊內(nèi)處在一條直線上的子塊邊界之間濾波不會(huì)有相互的影響，沒(méi)有先
后順序的區(qū)別，也可以進(jìn)行并行處理，如圖7中處在一條直線上的子 塊邊界V0、 VI、 V2、 V3可以并行濾波。
(3) 垂直邊界與水平邊界并行濾波在(1)的基礎(chǔ)上，不會(huì)相互影響的 垂直邊界和水平邊界可以并行處理，如圖7所示，按照濾波順序，當(dāng) 開(kāi)始對(duì)垂直邊界V8濾波時(shí)，可同時(shí)啟動(dòng)對(duì)水平邊界H0的濾波。
對(duì)于上述的并行處理層次，有以下實(shí)施例子 實(shí)施例l:如圖7中，對(duì)子塊邊界V9的濾波
具體實(shí)施步驟
步驟1、讀入子塊邊界V9兩側(cè)子塊樣本點(diǎn)到寄存器陣列中。 步驟2、通過(guò)濾波參數(shù)計(jì)算V9'的濾波強(qiáng)度。 步驟3、如圖5，對(duì)邊界上4個(gè)樣本點(diǎn)同時(shí)濾波。 以下為進(jìn)一步實(shí)施例。
實(shí)施例2:在編解碼解塊濾波操作中使用如圖7中所示寄存器陣列A和C
具體實(shí)施步驟
步驟1、讀入寄存器陣列C最左側(cè)4個(gè)子塊I的數(shù)據(jù)。
步驟2、同時(shí)對(duì)處在一條直線上的子塊邊界V0、 VI、 V2、 V3濾波，同時(shí)讀
入II的4個(gè)子塊數(shù)據(jù)。 步驟3、同時(shí)對(duì)處在一條直線上的子塊邊界V4、 V5、 V6、 V7濾波，同時(shí)讀
入III的4個(gè)子塊數(shù)據(jù)。 步驟4、同時(shí)對(duì)處在一條直線上的子塊邊界V8、 V9、 VIO、 Vll濾波，同時(shí)讀入IV的4個(gè)子塊數(shù)據(jù)。 步驟5、同時(shí)對(duì)處在一條直線上的子塊邊界V12、 V13、 V14、 V15濾波，若
A中有數(shù)據(jù)，同時(shí)寫(xiě)出A中數(shù)據(jù)。 步驟6、讀入宏塊上方4個(gè)子塊數(shù)據(jù)到A中。 步驟7、同時(shí)對(duì)處在一條直線上的子塊邊界HO、 Hl、 H2、 H3濾波。 步驟8、同時(shí)對(duì)處在一條直線上的子塊邊界H4、 H5、 H6、 H7濾波，同時(shí)寫(xiě)
出A的4個(gè)子塊數(shù)據(jù)。 步驟9、同時(shí)對(duì)處在一條直線上的子塊邊界H8、 H9、 HIO、 Hll濾波，同時(shí)
寫(xiě)出I'的4個(gè)子塊數(shù)據(jù)。 步驟IO、同時(shí)對(duì)處在一條直線上的子塊邊界H 12、 H13、 H14、 H15濾波，
同時(shí)寫(xiě)出II'的4個(gè)子塊數(shù)據(jù)。 步驟ll、將IV的4個(gè)子塊數(shù)據(jù)拷貝到A中，為下個(gè)宏塊濾波所用；同時(shí)寫(xiě)
出nr的4個(gè)子塊數(shù)據(jù)。
步驟12、寫(xiě)出IV'的4個(gè)子塊數(shù)據(jù)，宏塊濾波完畢。
實(shí)施例3:在編解碼解塊濾波操作中使用如圖7中所示寄存器陣列A、 B和
r
具體實(shí)施步驟
步驟1 、讀入被濾波宏塊第1列第1個(gè)4 X 4子塊到r中。
步驟2、對(duì)垂直邊界VO濾波，同時(shí)讀入被濾波宏塊第1列第2個(gè)4X4子塊
到I ，中和宏塊上方第1個(gè)4 X 4子塊到B中。 步驟3、對(duì)垂直邊界V4濾波，同時(shí)讀入被濾波宏塊第1列第3個(gè)4X4子塊
到I'中和宏塊上方第2個(gè)4X4子塊到B中。 步驟4、同時(shí)對(duì)垂直邊界V8、水平邊界H0濾波，同時(shí)讀入被濾波宏塊第l
列第4個(gè)4X4子±央到I'中和宏塊上方第2個(gè)4X4子塊到B中。 步驟5、同時(shí)對(duì)垂直邊界V12、水平邊界Hl濾波，同時(shí)讀入宏塊上方第3
個(gè)4X4子塊到B中和輸出B中第1個(gè)4X4子塊，讀入第2列第1
個(gè)4X4子士央至UB中。 步驟6、同時(shí)對(duì)垂直邊界V1、水平邊界H2濾波，同時(shí)讀入宏塊上方第4個(gè)4X4子塊到B中和輸出B中第2個(gè)4X4子塊，讀入第2列第2個(gè)4 X4子塊到B中。
步驟7、重復(fù)上述過(guò)程，直到整個(gè)宏塊濾波完畢，其中宏塊右側(cè)4X4子塊 在輸出的同時(shí)拷貝到A中，為下一個(gè)宏塊濾波使用。
實(shí)施例4:在視頻數(shù)據(jù)的所有宏塊中對(duì)不相關(guān)聯(lián)的相間隔宏塊的濾波也可以 一起并行處理。如圖8所示，用兩個(gè)解塊濾波器對(duì)不相關(guān)聯(lián)的相間 隔宏塊并行濾波。
步驟1、解塊濾波器1濾波第1行A0、 Al兩個(gè)宏塊；
步驟2、解塊濾波器1濾波第1行A3宏塊；同時(shí)解塊濾波器2濾波第2行 B0宏塊；
步驟3、重復(fù)步驟2，當(dāng)解塊濾波器1濾波完第1行后濾波第3行，解塊濾
波器2濾波完第2行后濾波第4行。 步驟4、重復(fù)上述步驟，直到整幀圖像濾波完畢。
權(quán)利要求
1、一種用于視頻編解碼系統(tǒng)中解塊濾波的并行處理方法，把對(duì)應(yīng)于視頻數(shù)據(jù)的每一個(gè)宏塊內(nèi)部劃分為各子塊邊界進(jìn)行濾波，其特征在于在解塊濾波中對(duì)每個(gè)子塊的每一條邊界只進(jìn)行一次濾波強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)濾波強(qiáng)度計(jì)算后的每一條邊界上的各樣本點(diǎn)的閾值計(jì)算和濾波過(guò)程并行處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于視頻編解碼系統(tǒng)中解塊濾波的并行 處理方法，其特征在于對(duì)每一個(gè)宏塊中具有特定排列規(guī)則的多條子 塊邊界的濾波并行處理。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述用于視頻編解碼系統(tǒng)中解塊濾波的并行 處理方法，其特征在于所述特定排列規(guī)則為子塊邊界處于視頻數(shù)據(jù) 宏塊內(nèi)的同一直線上，對(duì)該直線上的所有子塊邊界的濾波一起并行 處理。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述用于視頻編解碼系統(tǒng)中解塊濾波的并行處理方法，其特征在于所述特定排列規(guī)則為每相鄰子塊或相隔子塊 上不相關(guān)聯(lián)的水平邊界和垂直邊界，對(duì)所述不相關(guān)聯(lián)的水平邊界和垂 直邊界的濾波一起并行處理。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述所述用于視頻編解碼系統(tǒng)中解塊濾波的并行處理方法，其特征在于所述的每一個(gè)宏塊濾波包括對(duì)宏塊外圍 邊界和宏塊內(nèi)部劃分子塊邊界的濾波。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述所述用于視頻編解碼系統(tǒng)中 解塊濾波的并行處理方法，其特征在于所述的子塊為宏塊的最小劃分，該最小劃分為4 x 4或8 x 8。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述用于視頻編解碼系統(tǒng)中解塊濾波的并行 處理方法，其特征在于在所述視頻數(shù)據(jù)的所有宏塊中對(duì)不相關(guān)聯(lián)的 相間隔宏塊的濾波一起并行處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于視頻編解碼系統(tǒng)中解塊濾波的并行處理方法，把對(duì)應(yīng)于視頻數(shù)據(jù)的每一個(gè)宏塊內(nèi)部劃分為各子塊邊界進(jìn)行濾波，在解塊濾波中對(duì)每個(gè)子塊的每一條邊界只進(jìn)行一次濾波強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)濾波強(qiáng)度計(jì)算后的每一條邊界上的各樣本點(diǎn)的閾值計(jì)算和濾波過(guò)程并行處理；對(duì)每一個(gè)宏塊中具有特定排列規(guī)則的多條子塊邊界的濾波并行處理。使用本發(fā)明所述方法后，使濾波周期數(shù)大大減少，能夠在更大程度上提高解塊濾波的處理效率。
文檔編號(hào)H04N7/50GK101304526SQ20071002793
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月9日
發(fā)明者馮云慶, 周林均, 龐恩林, 浩 張 申請(qǐng)人:安凱(廣州)軟件技術(shù)有限公司