CN100571391C - 用于视频编解码系统中解块滤波的并行处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于视频编解码系统中解块滤波的并行处理方法，把对应于视频数据的每一个宏块内部划分为各子块边界进行滤波，在解块滤波中对每个子块的每一条边界只进行一次滤波强度计算，对滤波强度计算后的每一条边界上的各样本点的阈值计算和滤波过程并行处理；对每一个宏块中具有特定排列规则的多条子块边界的滤波并行处理。使用本发明所述方法后，使滤波周期数大大减少，能够在更大程度上提高解块滤波的处理效率。

Description

用于视频编解码系统中解块滤波的并行处理方法

技术领域

本发明涉及一种滤波处理方法，特别涉及用于视频编解码系统中解块滤波的并行处理方法。

背景技术

在基于块的视频编解码系统中，编解码器反变换量化后图像会出现方块效应。其产生的原因有两个。最重要的一个原因在于基于块的帧内和帧间预测残差的DCT变换。其变换系数的量化过程相对粗糙，因而反量化过程恢复的变换系数带有误差，会造成在图像块边界上的视觉不连续。第二个原因来自于运动补偿预测。运动补偿块可能是从不同帧的不同位置上的内插样点数据中复制而来的。因为运动补偿块的匹配不可能是绝对准确的，所以就会在复制块的边界上产生数据不连续。当然，参考帧中存在的边界不连续也被复制到需要补偿的图像块内。为了克服这种块效应，通常采取在编解码环中引入解块滤波系统，以提高图像的主客观评价质量水平。

解块滤波以宏块为单位，按照光栅扫描顺序依次处理。图像中每个宏块的滤波过程如下：

对亮度和色度分别做解块滤波，如图1所示，首先从左到右对垂直边界滤波，然后从上到下对水平边界滤波。当前宏块的上边或者左边的样本值可能在以前的宏块解块滤波过程中已经被修改，当前宏块的解块滤波的输入为这些可能被修改的样本值，并且当前宏块解块滤波可能进一步修改这些样本值。当前宏块垂直边界滤波过程中修改的样本值作为水平边界滤波过程的输入。图1、2分别表示最小划分为4×4和8×8的视频编解码方案中需要滤波的亮度边界示意图。

编码环中不同的预测方式决定了重建后的图像块边缘有否虚假边界和虚假边界的强弱。如图3所示，根据不同的情况选择不同强度的滤波器，才能使得去块效应能达到最佳效果。因此在对边界滤波的过程中，首先要确定边界强度BS，色度块的边界强度用对应位置亮度块边界的BS代替。如果BS等于0则不对边界滤波，否则根据局部样本值的特性和BS值选择对应的滤波器对边界滤波。

另外块效应的产生是由运动补偿和量化误差造成的，同时视频图像序列本身还存在着物体的真实边界。一般来说，真实的边界两侧像素值的梯度差要比量化误差造成的虚假边界两侧像素值梯度差要大。因此在对边界滤波的时候必须考虑到边界的真实性。解块滤波系统通过设定门限值α和β，来用于判断是否要对边界滤波。

目前已有的解决方案是同时执行视频数据水平和垂直滤波，该方案亮度分量滤波过程如图4所示，在对第一4×16块执行水平滤波(I)后，同时对第一4×16块执行垂直滤波(I’)和对第二4×16块执行水平滤波(II)。然后同时对第二4×16块执行垂直滤波(II’)和对第三4×16块执行水平滤波(III)。然后同时对第三4×16块执行垂直滤波(III’)和对第四4×16块执行水平滤波(IV)。最后对第四4×16块执行垂直滤波(IV’)。

在4×16块中，在关于第一4×4子块的数据输入后，同时执行第一4×4子块的滤波和关于第二4×4子块的数据输入。同时执行第二4×4子块的滤波和关于第三4×4子块的数据输入。同时执行第三4×4子块的滤波和关于第四4×4子块的输入。最后执行第四4×4子块的滤波。

其中色度分量过程与亮度分量类似。

现有技术在一定程度上实现了解块滤波器内部处理的并行。对图4所示宏块的滤波需要执行64个水平滤波操作和64个垂直滤波操作，在完全串行的过程中，一共需要128个滤波周期，现有技术将其缩短为80个滤波周期。但是滤波周期数仍然太多，而且要求特定的存储结构，通用性不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于视频编解码系统中解块滤波的并行处理方法，从而大大提高宏块的解块滤波效率。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：一种用于视频编解码系统中解块滤波的并行处理方法，把对应于视频数据的每一个宏块内部划分为各子块边界进行滤波，在解块滤波中对每个子块的每一条边界只进行一次滤波强度计算，对滤波强度计算后的每一条边界上的各样本点的阈值计算和滤波过程并行处理。

本发明还可以对每一个宏块中具有特定排列规则的多条子块边界的滤波并行处理。

所述特定排列规则为子块边界处于视频数据宏块内的同一直线上，对该直线上的所有子块边界的滤波一起并行处理。

所述特定排列规则为每相邻子块或相隔子块上不相关联的水平边界和垂直边界，对所述不相关联的水平边界和垂直边界的滤波一起并行处理。

本发明所述的每一个宏块滤波包括对宏块外围边界和宏块内部划分子块边界的滤波。

本发明所述的子块为宏块的最小划分，该最小划分为4x4或8x8。

本发明在所述视频数据的所有宏块中对不相关联的相间隔宏块的滤波一起并行处理。

使用本发明所述方法后，使滤波周期数大大减少，能够在更大程度上提高解块滤波的处理效率；而且没要求特定的存储结构，具有很强的伸缩性，能满足不同的要求，很好的应用于视频编解码系统中解块滤波的处理中。

附图说明

图1为最小划分为4×4的宏块中需要滤波的亮度边界示意图；

图2为最小划分为8×8的宏块中需要滤波的亮度边界示意图；

图3为解块滤波器示意图；

图4为现有技术的滤波示意图；

图5为本发明的垂直/水平边界样本示意图；

图6为本发明子块边界滤波并行处理示意图；

图7为本发明滤波边界示意图；

图8宏块间滤波并行示意图。

具体实施方式

本发明以子块边界滤波为基础，包括子块边界内部样本点滤波的并行处理和不同子块边界之间滤波的并行处理。

具体实施方式如下：

(1)子块边界并行滤波：根据解块滤波的原理，如果对一个4×4子块的一条边界进行滤波需要4次滤波操作，如图5中的A所示，对p0和q0之间的边界进行滤波时，最多需要参考p0～p3和q0～q3共8个点的值，最多会改变p0～p2和q0～q2共6个点的值，而不会受到垂直方向上其他点的影响，也不会影响垂直方向上其他点的滤波。因此对垂直边界上各个样本点的水平滤波没有先后顺序，可以同时进行。对水平边界的垂直滤波亦然(如图5中的B)。由于子块为宏块内部的最小划分，同一子块边界上的样本点必然具有相同的滤波强度，因此只需要进行一次滤波强度的计算。对一条4×4子块边界滤波的并行处理过程如图6所示，先计算一次该子块边界的滤波强度，然后对这条边界上的4个样本点同时进行滤波处理。

(2)宏块内处在一条直线上的子块边界并行滤波：在(1)的基础上，宏块内处在一条直线上的子块边界之间滤波不会有相互的影响，没有先后顺序的区别，也可以进行并行处理，如图7中处在一条直线上的子块边界V0、V1、V2、V3可以并行滤波。

(3)垂直边界与水平边界并行滤波：在(1)的基础上，不会相互影响的垂直边界和水平边界可以并行处理，如图7所示，按照滤波顺序，当开始对垂直边界V8滤波时，可同时启动对水平边界H0的滤波。

对于上述的并行处理层次，有以下实施例子：

实施例1：如图7中，对子块边界V9的滤波

具体实施步骤：

步骤1、读入子块边界V9两侧子块样本点到寄存器阵列中。

步骤2、通过滤波参数计算V9的滤波强度。

步骤3、如图5，对边界上4个样本点同时滤波。

以下为进一步实施例。

实施例2：在编解码解块滤波操作中使用如图7中所示寄存器阵列A和C

具体实施步骤：

步骤1、读入寄存器阵列C最左侧4个子块I的数据。

步骤2、同时对处在一条直线上的子块边界V0、V1、V2、V3滤波，同时读入II的4个子块数据。

步骤3、同时对处在一条直线上的子块边界V4、V5、V6、V7滤波，同时读入III的4个子块数据。

步骤4、同时对处在一条直线上的子块边界V8、V9、V10、V11滤波，同时读入IV的4个子块数据。

步骤5、同时对处在一条直线上的子块边界V12、V13、V14、V15滤波，若A中有数据，同时写出A中数据。

步骤6、读入宏块上方4个子块数据到A中。

步骤7、同时对处在一条直线上的子块边界H0、H1、H2、H3滤波。

步骤8、同时对处在一条直线上的子块边界H4、H5、H6、H7滤波，同时写出A的4个子块数据。

步骤9、同时对处在一条直线上的子块边界H8、H9、H10、H11滤波，同时写出I’的4个子块数据。

步骤10、同时对处在一条直线上的子块边界H12、H13、H14、H15滤波，同时写出II’的4个子块数据。

步骤11、将IV的4个子块数据拷贝到A中，为下个宏块滤波所用；同时写出III’的4个子块数据。

步骤12、写出IV’的4个子块数据，宏块滤波完毕。

实施例3：在编解码解块滤波操作中使用如图7中所示寄存器阵列A、B和I’

具体实施步骤：

步骤1、读入被滤波宏块第1列第1个4×4子块到I’中。

步骤2、对垂直边界V0滤波，同时读入被滤波宏块第1列第2个4×4子块到I’中和宏块上方第1个4×4子块到B中。

步骤3、对垂直边界V4滤波，同时读入被滤波宏块第1列第3个4×4子块到I’中和宏块上方第2个4×4子块到B中。

步骤4、同时对垂直边界V8、水平边界H0滤波，同时读入被滤波宏块第1列第4个4×4子块到I’中和宏块上方第2个4×4子块到B中。

步骤5、同时对垂直边界V12、水平边界H1滤波，同时读入宏块上方第3个4×4子块到B中和输出B中第1个4×4子块，读入第2列第1个4×4子块到B中。

步骤6、同时对垂直边界V1、水平边界H2滤波，同时读入宏块上方第4个4×4子块到B中和输出B中第2个4×4子块，读入第2列第2个4×4子块到B中。

步骤7、重复上述过程，直到整个宏块滤波完毕，其中宏块右侧4×4子块在输出的同时拷贝到A中，为下一个宏块滤波使用。

实施例4：在视频数据的所有宏块中对不相关联的相间隔宏块的滤波也可以一起并行处理。如图8所示，用两个解块滤波器对不相关联的相间隔宏块并行滤波。

步骤1、解块滤波器1滤波第1行A0、A1两个宏块；

步骤2、解块滤波器1滤波第1行A3宏块；同时解块滤波器2滤波第2行B0宏块；

步骤3、重复步骤2，当解块滤波器1滤波完第1行后滤波第3行，解块滤波器2滤波完第2行后滤波第4行。

步骤4、重复上述步骤，直到整帧图像滤波完毕。

Claims (7)

1、一种用于视频编解码系统中解块滤波的并行处理方法，把对应于视频数据的每一个宏块内部划分为各子块边界进行滤波，其特征在于：在解块滤波中对每个子块的每一条边界只进行一次滤波强度计算，对滤波强度计算后的每一条边界上的各样本点之间的阈值计算和滤波过程并行处理。

2、根据权利要求1所述用于视频编解码系统中解块滤波的并行处理方法，其特征在于：对每一个宏块中具有特定排列规则的多条子块边界的滤波并行处理。

3、根据权利要求2所述用于视频编解码系统中解块滤波的并行处理方法，其特征在于：所述特定排列规则为子块边界处于视频数据宏块内的同一直线上，对该直线上的所有子块边界的滤波一起并行处理。

4、根据权利要求2所述用于视频编解码系统中解块滤波的并行处理方法，其特征在于：所述特定排列规则为每相邻子块或相隔子块上不相关联的水平边界和垂直边界，对所述不相关联的水平边界和垂直边界的滤波一起并行处理。

5、根据权利要求1所述用于视频编解码系统中解块滤波的并行处理方法，其特征在于：所述的每一个宏块的各子块边界滤波包括对宏块外围边界和宏块内部划分子块边界的滤波。

6、根据权利要求1至4任一项所述用于视频编解码系统中解块滤波的并行处理方法，其特征在于：所述的子块为宏块的最小划分，该最小划分为4×4或8×8。

7、根据权利要求1所述用于视频编解码系统中解块滤波的并行处理方法，其特征在于：在所述视频数据的所有宏块中对不相关联的相间隔宏块的滤波一起并行处理。

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