CN101841722B - 滤波边界强度的检测装置的检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种图像处理技术领域的滤波边界强度的检测装置及其检测方法，装置包括：两个寄存器堆、选通器以及判断模块，其中：第一寄存器堆分别与选通器和判断模块相连传输参数信息，第二寄存器堆分别与选通器和判断模块相连传输参数信息，第一寄存器堆与环路滤波器的存储模块相连传输参数信息，判断模块输出边界强度值。本发明针对边界强度的获取顺序做了优化处理，可以同时兼容H.264与AVS两种标准，在保证寄存器数量需求不变的前提下，内存访问量下降为原来的37.5％，不但提高了计算的效率，而且减小了对带宽的占用，提高了整个视频系统的性能。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种图像处理技术领域的检测装置的检测方法，具体是一种滤波边界强度的检测装置的检测方法。
背景技术
H.264标准是由ITU-T视频编码专家组(VCEG)和ISO/IEC动态图像专家组(MPEG)联合组成的联合视频组(JVT，Joint Video Team)提出的高度压缩数字视频编解码器标准。H.264标准最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264标准的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。H.264标准在具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像。由于其良好的性能，目前它已经得到了业界的广泛支持。AVS标准是《信息技术先进音视频编码》系列标准的简称，AVS标准包括系统、视频、音频、数字版权管理等四个主要技术标准和一致性测试等支撑标准。该技术的视频部分于2006年2月22日被颁布为中华人民共和国国家标准。
在H.264标准和AVS标准中，编解码器反变换量化后图像会出现方块效应。其产生原因有两个，一是基于块的帧内和帧间预测残差的DCT(离散余弦变换)变换；二是来自于运动补偿预测。为了得到更好的视觉效果，两种标准都采用了环路滤波来消除这种块效应。环路滤波以宏块为单位，按光栅扫描顺序依次处理。对图像中每个宏块的亮度和色度分别做环路滤波：先从左到右对垂直边缘滤波；再从上到下对水平边缘滤波。其中，边界强度用于决定滤波参数。边界强度由相邻块的参数信息得到，包括相邻块模式、参考索引、运动矢量和解码块信息。pi(i＝0，1，2，3)与qi(i＝0，1，2，3)分别为两个4＊4块中的一行或者一列的4个像素，边界位于p0与q0之间。
对于边界强度值，需要从内存中读取大量的参数信息。根据H.264标准和AVS标准，对每个宏块，先对其垂直边缘从左至右进行滤波，再对其水平边缘从上至下进行滤波。按照这种方法，大量的参数信息将被重复读取，不仅延长了读取参数的时间，还造成了大量的浪费。现有的方法采用与滤波相同的顺序得到边缘强度。按照这种顺序，对于宏块中一个4x4块的每段垂直或水平边缘，每个4x4块的参考信息都会被不同程度的重复使用(当前宏块相邻宏块的下、右侧块被用到1次；当前宏块右、下块被用到2次；当前宏块右、下块被用到3次；当前宏块的其他位置的块被用到4次)这样需要多次重复访问内存，造成了很大的浪费。
经对现有文献检索发现，中国专利公开号为：CN101106713A，名称为：一种快速计算H.264视频标准中去块滤波边界强度值的方法，该技术提出了一种边界强度的获取方法；首先读取当前滤波边两侧子块的编码模式状态(帧内模式/帧间模式)，并根据其状态进行边界强度值的预判，然后进行修正操作，从而得到最终的边界强度值。此方案利用滤波边上像素点之间的相关性，对边界强度值的具体获取方法做了优化，相比H.264标准提出的计算方法运算量减少了。但是其计算顺序并未改变，因此在硬件实现时，多次的重复存取数据，仍然造成了资源与时间的巨大浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种滤波边界强度的检测装置的检测方法。本发明利用相邻滤波边界的数据重用和数据相互依赖性来减少对存储器的访问，从而得到H.264标准和AVS标准的环路滤波的边界强度，所用的时间大大减少。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：
本发明涉及的滤波边界强度的检测装置，包括：两个寄存器堆、选通器以及判断模块，其中：第一寄存器堆分别与选通器和判断模块相连传输参数信息，第二寄存器堆分别与选通器和判断模块相连传输参数信息，第一寄存器堆与环路滤波器的存储模块相连传输参数信息，判断模块输出边界强度值。
所述的参数信息包括：相邻块模式、参考索引、运动矢量和解码块信息。
所述的寄存器堆包括：9个1比特寄存器、1个7比特寄存器、1个14比特寄存器和1个12比特寄存器，其中：1比特寄存器存储相邻单位子块模式以及解码块信息；7比特寄存器存储参考索引；14比特寄存器存储水平方向运动矢量；12比特寄存器存储竖直方向运动矢量。
所述的判断模块包括：参考索引处理单元、运动矢量单元和边界强度判断单元，其中：参考索引处理单元与边界强度判断单元相连传输参考索引信息，运动矢量处理单元与边界强度判断单元相连传输运动矢量信息，边界强度判断单元输出边界强度值。
本发明涉及的上述滤波边界强度的检测装置的检测方法，包括以下步骤：
第一步，在一个16×16大小的宏块中，选择其最左边的16×4的子块分别从上到下以4×4为单位子块进行标号，读取第一个单位子块正上方的一个单位子块的参数信息存入第一寄存器堆中。
所述的参数信息包括：相邻块模式、参考索引、运动矢量和解码块信息。
第二步，将第一寄存器堆中的参数信息搬移至第二寄存器堆中。
第三步，读取第一个单位子块的参数信息存入第一寄存器堆中。
第四步，对第一寄存器堆中的参数信息和第二寄存器堆中的参数信息进行判断处理，得到第一单位子块上边界的边界强度。
所述的判断处理，是指：
A、当待判断边界是片的边界时，该边界的边界强度为0；
B、当待判断边界不是片的边界时：
1)当第一寄存器堆中的单位子块或者是第二寄存器堆中的单位子块采用帧内预测时：
a、当宏块是AVS码流时，该边界的边界强度为2；
b、当宏块是H.264码流，编码模式为帧场自适应或者是场模式，且当前边是竖直边时，该边界的边界强度是4；否则，该边界的边界强度为3；
2)在不满足1)的条件下，且第一寄存器堆中的单位子块或者是第二寄存器堆中的单位子块包括非零的变换系数幅值，该边界的边界强度为2；
3)在不满足1)与2)的条件下，且编码模式是帧场自适应模式且两个寄存器堆中的单位子块属于不同的宏块时，该边界的边界强度为1；
4)在不满足1)、2)与3)的条件下：
a、当两个寄存器堆中的单位子块采用的参考帧或者运动矢量数目不同时，该边界的边界强度为1；
b、当两个寄存器堆中的单位子块的运动矢量数目都是1，但是水平或竖直方向分量的绝对值大于或者等于4时，该边界的边界强度为1；
c、当两个寄存器堆中单位子块的参考帧相同，且运动矢量数目都是2，但是水平或竖直方向分量的绝对值大于或者等于4时，该边界的边界强度为1；
d、当两个寄存器堆中单位子块的参考帧相同，且都具有两个运动矢量，但是当其中一组运动矢量的水平或竖直方向分量的绝对差值大于或者等于4，且不同组运动矢量的水平或竖直方向分量的绝对差值也大于或者等于4，该边界的边界强度为1；
5)在不满足1)、2)、3)或4)的情况下，该边界的边界强度都为0。
第五步，将第一寄存器堆中的参数信息搬移到第二寄存器堆中，且读取第一单元子块左边的单位子块的参数信息存入第一寄存器堆中，对第一寄存器堆中的参数信息和第二寄存器堆中的参数信息进行判断处理，得到第一单元子块左边界的边界强度。
第六步，将第一单元子块依次替换为第二单元子块、第三单元子块和第四单元子块，重复上述第三步到第六步，分别得到每个单元子块的上边界的边界强度和左边界的边界强度。
第七步，返回第一步，分别采用同样的方法，从左向右依次检测剩余的三个16×4的子块，直至得到整个宏块的32条边界的边界强度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：针对边界强度的获取顺序做了优化处理，而不是复杂的预判处理，可以同时兼容H.264与AVS两种标准，从硬件资源占用率的角度提高了处理性能，在保证寄存器数量需求不变的前提下，检测一个16×16的宏块的边界强度时，仅需要读取内存24次，而现有的方法需要64次，内存访问量下降为原来的37.5％，不但提高了计算的效率，而且减小了对带宽的占用，提高了整个视频系统的性能。
附图说明
图1是本发明的装置组成连接示意图；
图2是本发明方法的边界强度读取顺序示意图；
图3是现有技术方法的边界强度读取顺序示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，本实施例涉及的滤波边界强度的检测装置，包括：两个寄存器堆、选通器以及判断模块，其中：第一寄存器堆分别与选通器和判断模块相连传输参数信息，第二寄存器堆分别与选通器和判断模块相连传输参数信息，第一寄存器堆与环路滤波器的存储模块相连传输参数信息，判断模块与环路滤波器相连传输边界强度值。
所述的寄存器堆包括：9个1比特寄存器、1个7比特寄存器、1个14比特寄存器和1个12比特寄存器，其中：1比特寄存器存储相邻单位子块模式以及解码块信息；7比特寄存器存储参考索引；14比特寄存器存储水平方向运动矢量；12比特寄存器存储竖直方向运动矢量。
所述的判断模块包括：参考索引处理单元、运动矢量单元和边界强度判断单元，其中：参考索引处理单元与边界强度判断单元相连传输参考索引信息，运动矢量处理单元与边界强度判断单元相连传输运动矢量信息，边界强度判断单元产生边界强度值，直接与外部环路滤波器连接传递边界强度值。
所述的选通器用于选通第一寄存器堆或者第二寄存器堆。
本实施例涉及的上述滤波边界强度的检测装置的检测方法，包括以下步骤；
第一步，在一个16×16大小的宏块中，选择其最左边的16×4的子块分别从上到下以4×4为单位子块进行标号，读取单位子块a正上方的一个单位子块的参数信息存入第一寄存器堆中。
所述的参数信息包括：相邻块模式、参考索引、运动矢量和解码块信息。
第二步，将第一寄存器堆中的参数信息搬移至第二寄存器堆中。
第三步，读取单位子块a的参数信息存入第一寄存器堆中。
第四步，对第一寄存器堆中的参数信息和第二寄存器堆中的参数信息进行判断处理，得到单位子块a上边界的边界强度。
所述的判断处理，是指：
A、当待判断边界是片的边界时，该边界的边界强度为0；
B、当待判断边界不是片的边界时：
1)当第一寄存器堆中的单位子块或者是第二寄存器堆中的单位子块采用帧内预测时：
a、当宏块是AVS码流时，该边界的边界强度为2；
b、当宏块是H.264码流，编码模式为帧场自适应或者是场模式，且当前边是竖直边时，该边界的边界强度是4；否则，该边界的边界强度为3；
2)在不满足1)的条件下，且第一寄存器堆中的单位子块或者是第二寄存器堆中的单位子块包括非零的变换系数幅值，该边界的边界强度为2；
3)在不满足1)与2)的条件下，且编码模式是帧场自适应模式且两个寄存器堆中的单位子块属于不同的宏块时，该边界的边界强度为1；
4)在不满足1)、2)与3)的条件下：
a、当两个寄存器堆中的单位子块采用的参考帧或者运动矢量数目不同时，该边界的边界强度为1；
b、当两个寄存器堆中的单位子块的运动矢量数目都是1，但是水平或竖直方向分量的绝对值大于或者等于4时，该边界的边界强度为1；
c、当两个寄存器堆中单位子块的参考帧相同，且运动矢量数目都是2，但是水平或竖直方向分量的绝对值大于或者等于4时，该边界的边界强度为1；
d、当两个寄存器堆中单位子块的参考帧相同，且都具有两个运动矢量，但是当其中一组运动矢量的水平或竖直方向分量的绝对差值大于或者等于4，且不同组运动矢量的水平或竖直方向分量的绝对差值也大于或者等于4，该边界的边界强度为1；
5)在不满足1)、2)、3)或4)的情况下，该边界的边界强度都为0。
本实施例中单位子块a和单位子块a正上方的单位子块都不是采用帧内预测，都不包括非零的变换系数幅值，编码模式是帧场自适应模式，且属于不同的宏块，故单位子块a上边界的边界强度为1。
第五步，将第一寄存器堆中的参数信息搬移到第二寄存器堆中，且读取第一单元子块左边的单位子块的参数信息存入第一寄存器堆中，对第一寄存器堆中的参数信息和第二寄存器堆中的参数信息进行判断处理，得到第一单元子块左边界的边界强度。
第六步，将第一单元子块依次替换为第二单元子块、第三单元子块和第四单元子块，重复上述第三步到第六步，分别得到每个单元子块的上边界的边界强度和左边界的边界强度。
第七步，返回第一步，分别采用同样的方法，从左向右依次检测剩余的三个16×4的子块，直至得到整个宏块的32条边界的边界强度。
本实施例方法读取一个宏块的边界强度的顺序示意图如图2所示，采用现有技术读取一个宏块的边界强度的顺序示意图如图3所示：每个宏块都被分为单位子块a、单位子块b、……、单位子块p共16个单位子块，都是得到整个宏块的32条边界的边界强度。
当分别采用本实施例方法和现有技术对一个16×16的宏块的边界强度进行检测时，本实施例方法需要读取内存24次，而现有的方法则需要64次，由此可见本实施例方法内存访问量下降为原来的37.5％，大大提高了计算的效率，减小了对带宽的占用，提高了整个视频系统的性能。
Claims (4)
1.一种滤波边界强度的检测装置的检测方法，该滤波边界强度的检测装置包括：两个寄存器堆、选通器和判断模块，其中：第一寄存器堆分别与选通器和判断模块相连传输参数信息，第二寄存器堆分别与选通器和判断模块相连传输参数信息，第一寄存器堆与环路滤波器的存储模块相连传输参数信息，判断模块输出边界强度值，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第一步，在一个16×16大小的宏块中，选择其最左边的16×4的子块分别从上到下以4×4为单位子块进行标号，读取第一个单位子块正上方的一个单位子块的参数信息存入第一寄存器堆中；
第二步，将第一寄存器堆中的参数信息搬移至第二寄存器堆中；
第三步，读取第一个单位子块的参数信息存入第一寄存器堆中；
第四步，对第一寄存器堆中的参数信息和第二寄存器堆中的参数信息进行判断处理，得到第一个单位子块上边界的边界强度；
第五步，将第一寄存器堆中的参数信息搬移到第二寄存器堆中，且读取第一个单位子块左边的单位子块的参数信息存入第一寄存器堆中，对第一寄存器堆中的参数信息和第二寄存器堆中的参数信息进行判断处理，得到第一个单位子块左边界的边界强度；
第六步，将第一个单位子块依次替换为第二个单位子块、第三个单位子块和第四个单位子块，重复上述第三步到第六步，分别得到每个单位子块的上边界的边界强度和左边界的边界强度；
第七步，返回第一步，分别采用同样的方法，从左向右依次检测剩余的三个16×4的子块，直至得到整个宏块的32条边界的边界强度；
所述的判断处理，是指：
A、当待判断边界是片的边界时，该边界的边界强度为0；
B、当待判断边界不是片的边界时：
1)当第一寄存器堆中的单位子块或者是第二寄存器堆中的单位子块采用帧内预测时：
a、当宏块是AVS码流时，该边界的边界强度为2；
b、当宏块是H.264码流，编码模式为帧场自适应或者是场模式，且当前边是竖直边时，该边界的边界强度是4；否则，该边界的边界强度为3；
2)在不满足1)的条件下，且第一寄存器堆中的单位子块或者是第二寄存器堆中的单位子块包括非零的变换系数幅值，该边界的边界强度为2；
3)在不满足1)与2)的条件下，且编码模式是帧场自适应模式且两个寄存器堆中的单位子块属于不同的宏块时，该边界的边界强度为1；
4)在不满足1)、2)与3)的条件下：
a、当两个寄存器堆中的单位子块采用的参考帧或者运动矢量数目不同时，该边界的边界强度为1；
b、当两个寄存器堆中的单位子块的运动矢量数目都是1，但是水平或竖直方向分量的绝对值大于或者等于4时，该边界的边界强度为1；
c、当两个寄存器堆中单位子块的参考帧相同，且运动矢量数目都是2，但是水平或竖直方向分量的绝对值大于或者等于4时，该边界的边界强度为1；
d、当两个寄存器堆中单位子块的参考帧相同，且都具有两个运动矢量，但是当其中一组运动矢量的水平或竖直方向分量的绝对差值大于或者等于4，且不同组运动矢量的水平或竖直方向分量的绝对差值也大于或者等于4，该边界的边界强度为1；
5)在不满足1)、2)、3)或4)的情况下，该边界的边界强度都为0。
2.根据权利要求1所述的滤波边界强度的检测装置的检测方法，其特征是，所述的参数信息包括：相邻块模式、参考索引、运动矢量和解码块信息。
3.根据权利要求1所述的滤波边界强度的检测装置的检测方法，其特征是，所述的寄存器堆包括：9个1比特寄存器、1个7比特寄存器、1个14比特寄存器和1个12比特寄存器，其中：1比特寄存器存储相邻单位子块模式以及解码块信息；7比特寄存器存储参考索引；14比特寄存器存储水平方向运动矢量；12比特寄存器存储竖直方向运动矢量。
4.根据权利要求1所述的滤波边界强度的检测装置的检测方法，其特征是，所述的判断模块包括：参考索引处理单元、运动矢量单元和边界强度判断单元，其中：参考索引处理单元与边界强度判断单元相连传输参考索引信息，运动矢量单元与边界强度判断单元相连传输运动矢量信息，边界强度判断单元输出边界强度值。
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