CN102131098A - 视频图像的去块滤波方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种视频图像的去块滤波方法及装置，该方法包括以下步骤：在需要执行去块滤波时，将去块滤波的8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照相同的存储规则分别存放在随机存取存储器RAM的8个存储器中，其中，存储规则为8x8像素块中位于相同行的8个数据分别依次存放在不同的存储器的同一地址中，该8x8像素块中位于相同列的8个数据分别依次存放在不同的存储器的不同地址中；根据存储在8个存储器中的8x8像素块的数据，进行去块滤波。通过本发明节省了系统资源，提高了系统的处理速率。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理，尤其涉及一种视频图像的去块滤波方法及装置。
背景技术
目前，基于块的变换编码在图像压缩编码中得到了广泛应用，然而，随着码率的降低，量化变得粗糙，再加上基于块的变换的一些不可避免的因素，在块的边界可能会出现不连续，造成重建图像的缺陷。因此，在视频图像解码后，对图像进行去块效应滤波是很有必要的。
在相关技术中，去块效应的滤波算法通常是采取用9个点进行滤波。例如，在边界滤波时，会利用这个边界附近的9个点进行滤波；在水平滤波时，是前面5个点，后面4个点；在垂直滤波时，是上面的5个点和下面4个点。这样，每一次滤波时，最上面那个点其实是上一次的一帧图像的上一行进行水平滤波时的最下面一行数据。因此，这一行的数据是要被重复读写两次的，否则，需要系统提供能够存储一帧图像的一行的随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称为RAM)。另外，因为总线的位宽一般是32bit或64bit，而数据一般是8bit，所以，所用的RAM必须要能存储8行中的每行的水平方向的12byte的数据，否则，就只能把读进来的12个像素数据丢掉3个数据，这也会降低总线效率。
可见，在相关技术中，若不对前一行图像进行缓存的话，则不可避免地需要对这一行数据进行重复读取；若不把8行中的每行的水平方向的12byte的数据进行缓存的话，则不可避免地会降低总线效率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种视频图像的去块滤波方案，以至少解决上述相关技术中去块效应的滤波算法需要对一部分数据进行缓存或重复读取的问题。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种视频图像的去块滤波方法。
根据本发明的视频图像的去块滤波方法，包括以下步骤：在需要执行去块滤波时，将去块滤波的8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照相同的存储规则分别存放在随机存取存储器RAM的8个存储器中，其中，存储规则为8x8像素块中位于相同行的8个数据分别依次存放在不同的存储器的同一地址中，该8x8像素块中位于相同列的8个数据分别依次存放在不同的存储器的不同地址中；根据存储在8个存储器中的8x8像素块的数据，进行去块滤波。
进一步地，将去块滤波的8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照存储规则分别存放在RAM的8个存储器中包括：将8x8像素块的视频图像数据按照存储规则存放在8个存储器中之后，再将该像素块的参考帧的数据按照存储规则存放在8个存储器中。
进一步地，在将该像素块的参考帧的数据按照存储规则存放在8个存储器中之后，该方法还包括：将下一个需要去块滤波的8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照存储规则分别存放在8个存储器中。
进一步地，根据存储在8个存储器中的8x8像素块的数据，进行去块滤波包括：从8个存储器中一次读取8x8像素块中的8x4子块进行水平方向的滤波，再从8个存储器中一次读取8x8像素块中的4x8子块进行垂直方向的滤波。
进一步地，将经过垂直方向的滤波和水平方向的滤波之后的8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照存储规则再次存放在8个存储器中。
进一步地，上述8x8像素块为亮度块或色度块。
进一步地，上述8x8像素块不属于完整图像的4像素自然边缘。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种视频图像的去块滤波装置。
根据本发明的视频图像的去块滤波装置，包括：重整组合模块，用于在需要执行去块滤波时，将去块滤波的8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照相同的存储规则分别存放在随机存取存储器RAM的8个存储器中，其中，存储规则为8x8像素块中位于相同行的8个数据分别依次存放在不同的存储器的同一地址中，该8x8像素块中位于相同列的8个数据分别依次存放在不同的存储器的不同地址中；去块滤波模块，用于根据存储在8个存储器中的8x8像素块的数据，进行去块滤波。
进一步地，重整组合模块还用于将8x8像素块的视频图像数据按照存储规则存放在8个存储器中之后，再按照存储规则存放该像素块的参考帧的数据；或者，在完成一次8x8像素块的视频图像数据和该像素块的参考帧的数据的存储之后，按照存储规则将8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据再次分别存放在8个存储器中。
进一步地，去块滤波模块还用于从8个存储器中一次读取8x8像素块中的8x4子块进行水平方向的滤波，再从8个存储器中一次读取8x8像素块中的4x8子块进行垂直方向的滤波。通过本发明，采用在需要执行去块滤波时，将去块滤波的8x8像素块的视频图像数据的存放顺序按照预定规则进行重新组合的方式，解决了相关技术中去块效应的滤波算法需要对一部分数据进行缓存或重复读取的问题，节省了系统资源，提高了系统的处理速率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的视频图像的去块滤波方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的视频图像的去块滤波装置的结构框图；
图3是根据本发明实施例一的单次滤波所需要读取的像素的示意图；
图4是根据本发明实施例一的片内RAM组织结构的示意图；
图5是根据本发明实施例一的去块滤波算法实现过程的示意图；以及
图6是根据本发明实施例二的去块滤波的计算流程示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
根据本发明实施例，提供了一种视频图像的去块滤波方法。图1是根据本发明实施例的视频图像的去块滤波方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤102，在需要执行去块滤波时，将去块滤波的8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照相同的存储规则分别存放在RAM的8个存储器中，其中，存储规则为8x8像素块中位于相同行的8个数据分别依次存放在不同的存储器的同一地址中，该8x8像素块中位于相同列的8个数据分别依次存放在不同的存储器的不同地址中；
步骤104，根据存储在8个存储器中的8x8像素块的数据，进行去块滤波。
通过上述步骤，采用在需要执行去块滤波时，将去块滤波的8x8像素块的视频图像数据的存放顺序按照预定规则进行重新组合的方式，解决了相关技术中去块效应的滤波算法需要对一部分数据进行缓存或重复读取及浪费总线资源的问题，节省了系统资源，提高了系统的处理速率。
例如，在实施过程中，RAM中的8个存储器可以为8个bank。
优选地，在步骤102中，将8x8像素块的视频图像数据按照存储规则存放在8个存储器中之后，再将该像素块的参考帧的数据按照存储规则存放在8个存储器中。该方法明确了视频图像数据和参考帧的数据在存储器中存放的相对位置，提高了系统数据的完整性和可操作性。
优选地，在将该像素块的参考帧的数据按照存储规则存放在8个存储器中之后，还可以将下一个需要去块滤波的8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照存储规则分别存放在8个存储器中。该方法可以有效的提高系统的处理效率。
例如，如果系统一次需要读取两个8x8的像素块(即，在8个存储器中连续存放两个需要进行去滤波的8x8的像素块)，那么有16个数据(8bit)的在双倍速率同步动态随机存储器(Double data rate，简称为DDR)中的地址是连续的，这样，当总线的宽度是32bit的情况下，burst的长度可以是4(不然burst的长度是2)，这样就提高了总线的效率。
优选地，在步骤104中，可以从8个存储器中一次读取8x8像素块中的8x4子块进行水平方向的滤波，再从8个存储器中一次读取8x8像素块中的4x8子块进行垂直方向的滤波。
优选地，将经过垂直方向的滤波和水平方向的滤波之后的上述8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照存储规则再次存放在8个存储器中。该方法是说，去块滤波后的视频图像的数据也可以按照上述的存储规则再次写入到8个存储器中，这样，保证了数据的一致性。
优选地，上述8x8像素块可以为亮度块或色度块。该方法简单实用、可操作性强。
优选地，上述8x8像素块不属于完整图像的4像素自然边缘。该方法可以提高系统的有效性和精准性。例如，通常对视频图像的边界不进行去块滤波。
根据本发明实施例，还提供了一种视频图像的去块滤波装置。图2是根据本发明实施例的视频图像的去块滤波装置的结构框图，如图2所示，该装置包括：重整组合模块22，用于在需要执行去块滤波时，将去块滤波的8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照相同的存储规则分别存放在RAM的8个存储器中，其中，存储规则为8x8像素块中位于相同行的8个数据分别依次存放在不同的存储器的同一地址中，该8x8像素块中位于相同列的8个数据分别依次存放在不同的存储器的不同地址中；去块滤波模块24，耦合至重整组合模块22，用于根据存储在8个存储器中的8x8像素块的数据，进行去块滤波。
通过上述装置，采用在需要执行去块滤波时，将去块滤波的8x8像素块的视频图像数据的存放顺序按照预定规则进行重新组合的方式，解决了相关技术中去块效应的滤波算法需要对一部分数据进行缓存或重复读取的问题，节省了系统资源，提高了系统的处理速率。
优选地，重整组合模块22还用于将上述8x8像素块的视频图像数据按照存储规则存放在8个存储器中之后，再按照存储规则存放该像素块的参考帧的数据；或者，在完成一次上述8x8像素块的视频图像数据和该像素块的参考帧的数据的存储之后，按照存储规则将8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据再次分别存放在8个存储器中。
优选地，去块滤波模块24还用于从8个存储器中一次读取8x8像素块中的8x4子块进行水平方向的滤波，再从8个存储器中一次读取8x8像素块中的4x8子块进行垂直方向的滤波。
下面结合优选实施例和附图对上述实施例的实现过程进行详细说明。
实施例一
本实施例提供了一种去块效应滤波的方法，采用8点进行滤波，这样既可以对每个基于块变换编码引起的每个边界进行滤波，也不需要行缓存和重复读取数据。需要说明的是，本实施例中的去块效应滤波算法只针对基于8x8块的二维离散余弦变换(Discrete CosineTransform，简称为DCT)的编/解码视频图像，而且对图像的真实的4像素边缘不进行滤波。
图3是根据本发明实施例一的单次滤波所需要读取的像素的示意图，如图3所示，基于8x8块的DCT变换的视频编/解码图像块边界主要是两个8x8块相邻的像素，并且越靠近8x8块的边界的像素受块效应的影响越大。考虑到效果和硬件实现的成本，在本实施例中，每次完成垂直和水平两个8像素边界的滤波，只需要读取如图3所示的黑色的8x8像素的一个当前帧和一个参考帧块，这8x8像素分别来自于4个相邻的8x8块中，参考帧块和当前帧块相同。
为了增加去块滤波模块的通用性和在系统的独立性，模块的数据输入与输出采用增强型高性能总线(AdvancedHigh-performance Bus，简称为AHB)接口，并且作为一个独立的主控(master)单元与总线相连。此外，该模块也可以被单独的旁路(bypass)，而不会影响其它模块的功能。
因为在滤波时有可能要读写8x8块中的一行或一列数据的任意多个数据，所以，为了保证一行或一列任意多个数据的读写能一次性读写，在本实施例中，把缓存的RAM分成8个，每一个RAM称之为一个bank，并把数据的存放顺序进行重新组合。
图4是根据本发明实施例一的片内RAM组织结构的示意图，如图4所示，考虑到在集成电路实现时在相同容量的情况下RAM的个数与面积的关系，把参考帧与当前的RAM合并在一起。另外，为了提高总线访问效率，采取每次读取1个16x8块数据的形式，具体存放方式如图4所示。其中，图中阴影部分是用来存储下一次要滤波的8x8块的视频图像数据和参考帧的数据，这样，当总线的宽度是32bit的情况下，burst的长度可以是4，否则burst的长度是2，这样就可以提高总线的效率。黑色存储位置是用来存放参考帧像素的用来存放参考帧的数据，图中方框中的数据是用来指明RAM的这个存储位置存放的数据在8x8的块的位置，其中第一个表示行号，第二个表示列号，例如，32表示存放的数据是8x8块中的第三行第二个像素数据。
图5是根据本发明实施例的去块滤波算法实现过程的示意图，如图5所示，在实施过程中，可以按照阴影区域中黑色所示的8x8块进行处理。在8x8块中，首先处理左边两个4x4的子块进行垂直方向的滤波，再处理右边的两个子块进行垂直方向的滤波，然后将处理后的数据回写到相关的黑色区域后，再取出上面两个4x4的子块进行水平方向上的滤波，然后是下面两个4x4子块水平方向的滤波。色度块在处理顺序上与亮度块相似。需要说明的是，在实施过程中，也可以先进行水平方向的滤波，再进行垂直方向的滤波。
实施例二
本实施例中的去块滤波的流程可以为：
①判断是否是自然边缘。例如，自然边缘的判断可以为：首先，分别计算边界上下或是左右各三行(列)的4个像素点之和；然后，计算边缘特征值和该特征值对应的门限值。
②判断是强滤波还是弱滤波方式。
③根据具体的滤波方式进行滤波计算。
图6是根据本发明实施例二的去块滤波的计算流程示意图，如图6所示，该流程可以包括以下步骤：
步骤S602，计算自然边界。在实施过程中，可以包括两个步骤：首先，分别计算边界上下或是左右各三行(列)的4个像素点之和；其次，计算边缘特征值和该特征值对应的门限值。
步骤S604，判断该边缘特征值是否为其对应的门限值，若是，则进入步骤S606，否则，进入步骤。
步骤S606，计算边界点的滤波强度值。
步骤S608，判断强度值决定滤波方法。例如，可以分为强滤波或弱滤波，也可以不进行滤波。
步骤S610，判断是否处理完4个边界点。例如，判断是否处理完两个8x4块水平边界的两边的4个边界点(即，每边两个)。
步骤S612，判断是否处理完了水平/垂直4个边界点。例如，判断是否处理完8x4块水平边界的两边的4个边界点，以及4x8块垂直边界的两边的4个边界点，即水平和垂直两个边界的边界点。
通过上述验证，去块效应效果与用9点进行滤波的效果几乎一样；通过计算可得所需的带宽是采用9点滤波的85％(不包括图像的4像素边缘，因为这个边缘不需要滤波)，所需要的缓存资源是80％；另外，滤波处理的速度也有一定程度的提高，实现的复杂度也有所降低。
综上所述，通过本发明的上述实施例，采用在需要执行去块滤波时，将去块滤波的8x8像素块的视频图像数据的存放顺序按照预定规则进行重新组合的方式，解决了相关技术中去块效应的滤波算法需要对一部分数据进行缓存或重复读取的问题，节省了系统资源，提高了系统的处理速率。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种视频图像的去块滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：
在需要执行去块滤波时，将去块滤波的8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照相同的存储规则分别存放在随机存取存储器RAM的8个存储器中，其中，所述存储规则为所述8x8像素块中位于相同行的8个数据分别依次存放在不同的所述存储器的同一地址中，所述8x8像素块中位于相同列的8个数据分别依次存放在不同的所述存储器的不同地址中；
根据存储在所述8个存储器中的所述8x8像素块的数据，进行去块滤波。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将去块滤波的8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照所述存储规则分别存放在RAM的所述8个存储器中包括：
将所述8x8像素块的视频图像数据按照所述存储规则存放在所述8个存储器中之后，再将该像素块的参考帧的数据按照所述存储规则存放在所述8个存储器中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在将该像素块的参考帧的数据按照所述存储规则存放在所述8个存储器中之后，所述方法还包括：
将下一个需要去块滤波的8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照所述存储规则分别存放在所述8个存储器中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据存储在所述8个存储器中的所述8x8像素块的数据，进行去块滤波包括：
从所述8个存储器中一次读取所述8x8像素块中的8x4子块进行水平方向的滤波，再从所述8个存储器中一次读取所述8x8像素块中的4x8子块进行垂直方向的滤波。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将经过所述垂直方向的滤波和所述水平方向的滤波之后的所述8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照所述存储规则再次存放在所述8个存储器中。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述8x8像素块为亮度块或色度块。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述8x8像素块不属于完整图像的4像素自然边缘。
8.一种视频图像的去块滤波装置，其特征在于，包括：
重整组合模块，用于在需要执行去块滤波时，将去块滤波的8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据按照相同的存储规则分别存放在随机存取存储器RAM的8个存储器中，其中，所述存储规则为所述8x8像素块中位于相同行的8个数据分别依次存放在不同的所述存储器的同一地址中，所述8x8像素块中位于相同列的8个数据分别依次存放在不同的所述存储器的不同地址中；
去块滤波模块，用于根据存储在所述8个存储器中的所述8x8像素块的数据，进行去块滤波。
9.根据权利要求8所述的去块滤波装置，其特征在于，所述重整组合模块还用于将所述8x8像素块的视频图像数据按照所述存储规则存放在所述8个存储器中之后，再按照所述存储规则存放该像素块的参考帧的数据；或者，在完成一次所述8x8像素块的视频图像数据和该像素块的参考帧的数据的存储之后，按照所述存储规则将所述8x8像素块的视频图像数据与该像素块的参考帧的数据再次分别存放在8个存储器中。
10.根据权利要求8或9所述的去块滤波装置，其特征在于，所述去块滤波模块还用于从所述8个存储器中一次读取所述8x8像素块中的8x4子块进行水平方向的滤波，再从所述8个存储器中一次读取所述8x8像素块中的4x8子块进行垂直方向的滤波。
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