CN107135398B - 去方块滤波方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种去方块滤波方法、装置和系统。该方法包括步骤：按照设定的边界滤波顺序确定当前宏块中待滤波的边界；若待滤波的边界为垂直边界，从寄存器阵列和第一内部存储器中获取垂直边界左右两侧的像素数据，对垂直边界进行滤波，将滤波最终结果数据存储到外部存储器，将临时滤波数据存储到所述寄存器阵列；若待滤波的边界为水平边界，从寄存器阵列和第二内部存储器中获取水平边界上下两侧的像素数据，对水平边界进行滤波，将滤波最终结果数据存储到外部存储器，将临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器，该方法有效减少硬件的占用面积。
Description
技术领域
本发明涉及图像编解码技术领域，特别是涉及去方块滤波方法、去方块滤波装置和去方块滤波系统。
背景技术
在视频编码标准中，例如H.264/AVC(Advanced Video Coding，高级视频编码)或者HEVC(High Efficiency Video Coding)中，编码单元是以宏块为单位的，这种按照宏块的编码方法会导致图像重构后具有方块效应，会有损图像的质量和增大编码码率。通过去方块效应滤波可以去除这种影响，所以去方块效应滤波是视频编码中一个重要的部分。
传统的去方块滤波方法如图1所示，滤波过程以宏块为单位，每个宏块包括1个16×16的亮度块和2个8×8的色度块，按照扫描顺序从图像左上角宏块一直到右下角宏块进行滤波。图1中每个方格代表一个4×4像素块，需要滤波的边界如图中加粗线条所示，分为垂直边界和水平边界，边界的滤波顺序按照图中数字顺序，即先从左到右进行垂直边界滤波，再从上往下进行水平边界的滤波。进行垂直边界滤波时，需要边界左边像素(P3，P2，P1，P0)和边界右边像素(Q0，Q1，Q2，Q3)来完成滤波；进行水平边界滤波时，需要边界上边4像素(P3，P2，P1，P0)和边界下边像素(Q0，Q1，Q2，Q3)来完成滤波；一条边界滤波结束后最多可能改变边界左右或上下共6个像素的值，也可能保留原始值，具体由滤波边界的类型和边界两边像素值决定。该传统的去方块滤波方法虽然可以去除方块效应，但是需要浪费大量的存储空间来存储滤波临时数据，因此存在硬件面积占用大的缺陷。
发明内容
基于此，有必要针对上述硬件面积占用大的问题，提供一种有效减少硬件占用面积的去方块滤波方法、装置和系统。
一种去方块滤波方法，包括步骤：
按照设定的边界滤波顺序确定当前宏块中待滤波的边界；
若待滤波的边界为垂直边界，从寄存器阵列和第一内部存储器中获取所述垂直边界左右两侧的像素数据，根据左右两侧的像素数据对所述垂直边界进行滤波，将所述垂直边界对应的滤波最终结果数据存储到外部存储器，将所述垂直边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列；其中所述寄存器阵列预先存储有当前宏块的左侧宏块的预设列数的像素数据，所述第一内部存储器预先存储有当前宏块的原始像素数据；
若待滤波的边界为水平边界，从寄存器阵列和第二内部存储器中获取所述水平边界上下两侧的像素数据，根据上下两侧的像素数据对所述水平边界进行滤波，将所述水平边界对应的滤波最终结果数据存储到外部存储器，将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器；其中所述第二内部存储器预先存储有当前宏块的上侧宏块的预设行数的像素数据。
上述去方块滤波方法，采用对存储器复用的技术手段，即垂直边界和水平边界使用同一寄存器阵列进行滤波，寄存器阵列既用于存储当前宏块的左侧宏块的部分像素数据，又用于存储当前宏块中未完成滤波的像素数据，第二内部存储器既用于存储当前宏块的上侧宏块的部分像素数据，又用于存储当前宏块中未完成滤波的像素数据，从而有效减少了硬件的占用面积。
在一个实施例中，所述当前宏块包括1个16×16的亮度块；所述边界滤波顺序包括：按照第一边界滤波顺序依次对亮度块的上半部分的边界和下半部分的边界进行滤波；所述第一边界滤波顺序为：先依次对第1列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对第2列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对上一行左侧第1个水平边界和下一行左侧第1个水平边界进行滤波，再依次对第3列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对上一行左侧第2个水平边界和下一行左侧第2个水平边界进行滤波，再依次对第4列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对上一行左侧第3个水平边界和下一行左侧第3个水平边界进行滤波，再依次对上一行左侧第4个水平边界和下一行左侧第4个水平边界进行滤波。亮度块采用该滤波顺序进行滤波，充分利用了各个4×4子块间的数据依赖性，可以提高滤波的速度。
在一个实施例中，所述当前宏块还包括两个8×8的色度块；所述边界滤波顺序还包括：对亮度块的边界滤波完成后，再按照第二边界滤波顺序依次对两个色度块的边界进行滤波；所述第二边界滤波顺序为：先依次对第1列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对第2列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对第1行左侧的水平边界和第2行左侧的水平边界进行滤波，再依次对第1行右侧的水平边界和第2行右侧的水平边界进行滤波。色度块采用该滤波顺序进行滤波，充分利用了各个4×4子块间的数据依赖性，可以提高滤波的速度。
在一个实施例中，将所述垂直边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列之后，还包括步骤：若按照设定的边界滤波顺序确定存储到所述寄存器阵列的临时滤波数据下一次用于水平边界滤波，则将所述临时滤波数据进行垂直方向转置。使用寄存器阵列存储垂直边界滤波后临时数据并在所述滤波顺序下提前完成水平滤波方向的转置，能够有效减少硬件占用面积以及提高滤波的速度。
在一个实施例中，若待滤波的边界为亮度块的水平边界，将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器包括：若待滤波的边界为第2行或者第4行的水平边界，将水平边界下侧的临时滤波数据写入第二内部存储器；若待滤波的边界为第2行左侧第4个水平边界或者第3行左侧第4个水平边界，将水平边界上侧的临时滤波数据写入寄存器阵列；若待滤波的边界为第4行左侧第4个水平边界，将水平边界上侧和下侧的临时滤波数据写入寄存器阵列。
在一个实施例中，若待滤波的边界为色度块的水平边界，将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器包括：若待滤波的边界为第2行的水平边界，将水平边界下侧的临时滤波数据写入第二内部存储器；若待滤波的边界为第2行右侧的水平边界，将水平边界上侧和下侧的临时滤波数据写入寄存器阵列。
在一个实施例中，所述寄存器阵列中的两个寄存器阵列分时复用于亮度块的边界滤波和色度块的边界滤波。通过存储器复用能够有效减少硬件占用面积。
一种去方块滤波装置，包括：
滤波边界确定模块，用于按照设定的边界滤波顺序确定当前宏块中待滤波的边界；
垂直边界滤波模块，用于在待滤波的边界为垂直边界时，从寄存器阵列和第一内部存储器中获取所述垂直边界左右两侧的像素数据，根据左右两侧的像素数据对所述垂直边界进行滤波，将所述垂直边界对应的滤波最终结果数据存储到外部存储器，将所述垂直边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列；其中所述寄存器阵列预先存储有当前宏块的左侧宏块的预设列数的像素数据，所述第一内部存储器预先存储有当前宏块的原始像素数据；
水平边界滤波模块，用于在待滤波的边界为水平边界时，从寄存器阵列和第二内部存储器中获取所述水平边界上下两侧的像素数据，根据上下两侧的像素数据对所述水平边界进行滤波，将所述水平边界对应的滤波最终结果数据存储到外部存储器，将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器；其中所述第二内部存储器预先存储有当前宏块的上侧宏块的预设行数的像素数据。
上述去方块滤波装置，采用对存储器复用的技术手段，即垂直边界和水平边界使用同一寄存器阵列进行滤波，寄存器阵列既用于存储当前宏块的左侧宏块的部分像素数据，又用于存储当前宏块中未完成滤波的像素数据，第二内部存储器既用于存储当前宏块的上侧宏块的部分像素数据，又用于存储当前宏块中未完成滤波的像素数据，从而有效减少了硬件的占用面积。
在一个实施例中，所述当前宏块包括1个16×16的亮度块；所述边界滤波顺序包括：按照第一边界滤波顺序依次对亮度块的上半部分的边界和下半部分的边界进行滤波；所述第一边界滤波顺序为：先依次对第1列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对第2列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对上一行左侧第1个水平边界和下一行左侧第1个水平边界进行滤波，再依次对第3列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对上一行左侧第2个水平边界和下一行左侧第2个水平边界进行滤波，再依次对第4列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对上一行左侧第3个水平边界和下一行左侧第3个水平边界进行滤波，再依次对上一行左侧第4个水平边界和下一行左侧第4个水平边界进行滤波。
在一个实施例中，所述当前宏块还包括两个8×8的色度块；所述边界滤波顺序还包括：对亮度块的边界滤波完成后，再按照第二边界滤波顺序依次对两个色度块的边界进行滤波；所述第二边界滤波顺序为：先依次对第1列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对第2列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对第1行左侧的水平边界和第2行左侧的水平边界进行滤波，再依次对第1行右侧的水平边界和第2行右侧的水平边界进行滤波。
一种去方块滤波系统，包括：
寄存器阵列，用于存储当前宏块左侧预设列数的像素数据以及当前宏块中未完成滤波的像素数据；
第一内部存储器，用于存储当前宏块的原始像素数据；
第二内部存储器，用于存储当前宏块上侧预设行数的像素数据以及当前宏块中未完成滤波的像素数据；
控制器，所述控制器包括存储设备和处理器，其中所述存储设备存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时能够实现上述任意一项所述方法的步骤。
上述去方块滤波系统，采用对存储器复用的技术手段，即垂直边界和水平边界使用同一寄存器阵列进行滤波，寄存器阵列既用于存储当前宏块的左侧宏块的部分像素数据，又用于存储当前宏块中未完成滤波的像素数据，第二内部存储器既用于存储当前宏块的上侧宏块的部分像素数据，又用于存储当前宏块中未完成滤波的像素数据，从而有效减少了硬件的占用面积。
附图说明
图1为传统技术中去方块滤波方法的示意图；
图2为一实施例的去方块滤波方法的流程示意图；
图3为一实施例的亮度块滤波顺序的示意图；
图4为一实施例的两个色度块滤波顺序的示意图；
图5为一实施例的数据存储的示意图；
图6为一实施例的去方块滤波算法的流程示意图；
图7为一实施例的去方块滤波装置的结构示意图；
图8为一实施例的去方块滤波系统的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。
如图2所示，在一个实施例中，提供了一种去方块滤波方法，包括步骤：
S110、按照设定的边界滤波顺序确定当前宏块中待滤波的边界；
S120、若待滤波的边界为垂直边界，从寄存器阵列和第一内部存储器中获取所述垂直边界左右两侧的像素数据，根据左右两侧的像素数据对所述垂直边界进行滤波，将所述垂直边界对应的滤波最终结果数据存储到外部存储器，将所述垂直边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列；其中所述寄存器阵列预先存储有当前宏块的左侧宏块的预设列数的像素数据，所述第一内部存储器预先存储有当前宏块的原始像素数据；
S130、若待滤波的边界为水平边界，从寄存器阵列和第二内部存储器中获取所述水平边界上下两侧的像素数据，根据上下两侧的像素数据对所述水平边界进行滤波，将所述水平边界对应的滤波最终结果数据存储到外部存储器，将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器；其中所述第二内部存储器预先存储有当前宏块的上侧宏块的预设行数的像素数据。
上述去方块滤波方法，采用对存储器复用的技术手段，从而在进行滤波时根据从寄存器阵列、第一内部存储器或者第二内部存储器中读取的数据进行滤波，有效减少了硬件的占用面积。
边界滤波顺序为各个边界先后进行滤波的顺序，即首先需要对哪一个边界进行滤波，在该边界滤波结束后接着再对哪一个边界进行滤波。传统技术中的滤波方法采用如图1所示的边界滤波顺序，没有充分利用各个4×4子块间的数据依赖性，处理速度不够理想，处理时间长，因此针对该缺陷，本发明提供一种新的边界滤波顺序，充分利用各个4×4子块间的数据依赖性，按照该边界滤波顺序进行去方块效应滤波，提高了滤波的速度，缩短了滤波处理时间。
如图3所示，在一个实施例中，所述当前宏块包括1个16×16的亮度块(Y)，即亮度块包括16个子块，每个子块的像素点为16；所述边界滤波顺序包括：按照第一边界滤波顺序依次对亮度块的上半部分的边界(0至15)和下半部分的边界(16至31)进行滤波。所述第一边界滤波顺序为：先依次对第1列上下侧的两个垂直边界(如0和1)进行滤波，再依次对第2列上下侧的两个垂直边界(如2和3)进行滤波，再依次对上一行左侧第1个水平边界(如4)和下一行左侧第1个水平边界(如5)进行滤波，再依次对第3列上下侧的两个垂直边界(如6和7)进行滤波，再依次对上一行左侧第2个水平边界(8)和下一行左侧第2个水平边界(如9)进行滤波，再依次对第4列上下侧的两个垂直边界(如10和11)进行滤波，再依次对上一行左侧第3个水平边界(如12)和下一行左侧第3个水平边界(如13)进行滤波，再依次对上一行左侧第4个水平边界(如14)和下一行左侧第4个水平边界(如15)进行滤波。需要说明的是，上述虽然以上半部分的边界对第一边界滤波顺序进行说明，但是第一边界滤波顺序同样适用于下半部分的边界，即亮度块在进行边界滤波时按照图3所示的数字的大小顺序进行滤波，即0、1、2、……、15、16、……、31。
如图4所示，在一个实施例中，所述当前宏块还包括两个8×8的色度块(U和V)；所述边界滤波顺序还包括：对亮度块的边界滤波完成后，再按照第二边界滤波顺序依次对两个色度块的边界进行滤波，即先进行亮度块的边界滤波，在进行两个色度块的边界滤波，两个色度块各自的边界滤波顺序一样，两个色度块进行边界滤波的顺序可以根据实际需要进行确定，例如可以先对U块进行滤波，在U块滤波完成后，再对V块进行滤波。所述第二边界滤波顺序为：先依次对第1列上下侧的两个垂直边界(如32和33)进行滤波，再依次对第2列上下侧的两个垂直边界(如34和35)进行滤波，再依次对第1行左侧的水平边界(如36)和第2行左侧的水平边界(如37)进行滤波，再依次对第1行右侧的水平边界(如38)和第2行右侧的水平边界(如39)进行滤波。
根据上述设定的边界滤波顺序即可以确定当前宏块中需要滤波的边界，例如，当前宏块进行第一次滤波，则待滤波的边界为数字为0的垂直边界，若已对数字为0的垂直边界滤波完成，则待滤波的边界为数值为1的垂直边界等。确定待滤波的边界后，就需要获取边界两侧的像素数据。
对于待滤波边界两侧相关的像素数据的存储方式，如图1所示的传统技术中的去方块滤波方法需要浪费大量的存储空间来存储滤波临时数据，硬件开销大。现有技术的一些其他去方块滤波方法，虽然能比较好地利用好数据间的依赖性，但往往也需要使用较大的SRAM(Static Random Access Memory，静态随机存取存储器)来存储数据，也会造成面积和功耗的增加。因此，针对该缺陷，本发明除了提供上述所述的边界滤波顺序外，还提供了一种存储器复用的手段，从而可以有效减少硬件的面积，降低硬件开销，更好满足高清数字视频实时编解码的需要。
本发明提供三种类型的存储器存储像素数据，如图5所示，包括：寄存器阵列(REGISTER)、第一内部存储器(REC_RAM和C_REC_RAM)和第二内部存储器(TOP_RAM)。下面对三种类型的存储器的功能进行详细介绍。
如图5所示，寄存器阵列(如L0、L1、L2、L3等)的数量有多个，每个寄存器阵列包括多个寄存器，每个寄存器可以设置为存储一个像素点的数据，那么每个寄存器阵列用于存储一个子亮度块或者一个子色度块的所有像素点的数据，子亮度块为对亮度块划分后的每个子块(如图5中亮度块的一个小方格)，子色度块为对色度块划分后的每个子块(如图5中色度块的一个小方格)。为了减少硬件占用面积，寄存器阵列用于存储当前宏块左侧预设列数的像素数据以及当前宏块中的临时滤波数据(未完成滤波的像素数据)，可用于垂直滤波和水平滤波。另外，为了进一步降低硬件开销，在一个实施例中，所述寄存器阵列中的两个寄存器阵列分时复用于亮度块的边界滤波和色度块的边界滤波。即在进行亮度块的边界滤波时用到这两个寄存器阵列，在进行色度块的边界滤波时也用到这两个寄存器阵列。
以图5所示的16×16的亮度块为例，该亮度块包括16个子块，每个子块的像素点的数量为16，那么针对亮度块，每个寄存器阵列可以设置有4×4个寄存器，使用6个4×4像素存储的寄存器阵列(L0、L1、L2、L3、RU和RD)来完成16×16宏块左边4列的数据及当前宏块滤波中间结果的存储，其中两个4×4的寄存器阵列RU和RD为亮度块、色度块滤波分时复用。滤波中间结果即为未完成滤波的像素数据。
如图5所示，第一内部存储器用于存储当前宏块的原始像素数据，包括REC_RAM和C_REC_RAM，REC_RAM用于存储亮度块的原始像素数据，C_REC_RAM用于存储色度块的原始像素数据。图5仅示例出一个色度块，另一个色度块的形式相同。另外本发明并不对色度块的大小进行限定，两个色度块的大小依据其图像的采样格式而定，滤波顺序与图3所示的滤波顺序类似。
第二内部存储器(TOP_RAM)不仅用于存储当前宏块上侧预设行数的像素数据，还用于存储当前宏块中的临时滤波数据(未完成滤波的像素数据)。以如图5所示亮度块为例，TOP_RAM包括T0、T1、T2和T3，T0、T1、T2和T3不仅用于存储当前宏块上侧4行的像素数据，还用于存储当前宏块中未完成滤波的像素数据。可选的，16×16宏块内第2行水平边界滤波后的下面4×4子块的临时数据和当前宏块的顶部4行数据存储在同一个单端口SRAM中，共享存储空间。
如果待滤波的边界为垂直边界，则从寄存器阵列和第一内部存储器中获取左右两侧的像素数据，根据获取的像素数据对垂直边界进行滤波。如果待滤波的边界为水平边界，则从寄存器阵列和第二内部存储器中获取上下两侧的像素数据，根据获取的像素数据对水平边界进行滤波。滤波的方式有很多种，例如可以采用流水线的方式，如四级流水线方式等，对边界进行滤波。
滤波后的像素数据需要回写存储器，下面结合垂直边界滤波和水平边界滤波两种形式对像素数据写入存储器的方式进行简单介绍。
若是垂直边界滤波，则将滤波最终结果数据(已完成滤波的像素数据)写入外部存储器，将临时滤波数据(未完成滤波的像素数据)写入寄存器阵列。在一个实施例中，将所述垂直边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列之后，还包括步骤：若按照设定的边界滤波顺序确定存储到所述寄存器阵列的临时滤波数据下一次用于水平边界滤波，则将所述临时滤波数据进行垂直方向转置。垂直滤波和水平滤波使用同一数据通路进行滤波，使用寄存器阵列存储垂直边界滤波后临时数据并在所述滤波顺序下提前完成水平滤波方向的转置，可以提高滤波的效率，降低硬件存储面积。
若是水平边界滤波，则将所述水平边界对应的滤波最终结果数据存储到外部存储器，将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器。
以图3和图5为例，在一个实施例中，若待滤波的边界为亮度块的水平边界，将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器包括：若待滤波的边界为第2行(5、9、13和15)或者第4行(21、25、29和31)的水平边界，将水平边界下侧的临时滤波数据写入第二内部存储器(TOP_RAM)；若待滤波的边界为第2行左侧第4个水平边界(15)或者第3行左侧第4个水平边界(30)，将水平边界上侧的临时滤波数据写入寄存器阵列(L0或者L1)；若待滤波的边界为第4行左侧第4个水平边界(31)，将水平边界上侧和下侧的临时滤波数据写入寄存器阵列(L2和L3)。
以图4和图5为例，在另一个实施例中，若待滤波的边界为色度块的水平边界，将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器包括：若待滤波的边界为第2行的水平边界(37、39、45或者47)，将水平边界下侧的临时滤波数据写入第二内部存储器(TOP_RAM)；若待滤波的边界为第2行右侧的水平边界(39或者47)，将水平边界上侧和下侧的临时滤波数据写入寄存器阵列(C_L0和C_L1或者图5中未示意出的另两个寄存器阵列)。
为了更好的理解本发明，下面结合一个具体实施例进行详细介绍。
本发明所提供的具体实施例采用四级流水线的方式完成去方块滤波，具体如下：
(1)第一级：从存储器取数
取数过程包括从重构数据SRAM(即REC_RAM和C_REC_RAM)获取当前宏块数据，从寄存器阵列(REGISTER)中获取当前宏块左边4列数据及当前宏块内部其他滤波临时数据；或者，从寄存器阵列(REGISTER)中获取当前宏块内部其他滤波临时数据，从宏块顶部数据SRAM(即TOP_RAM)获取之前滤波临时数据，宏块顶部数据SRAM存储有当前宏块上边4行数据及当前宏块内部其他滤波临时数据。
(2)第二级：计算边界强度BS、α、β、tc0参数和滤波判决条件
边界强度BS(Boundary Strength)表征需要滤波的程度，范围为0～4。BS值为0，不进行滤波；BS值为1～3，则进行弱滤波；BS值为4，则进行强滤波。BS值计算流程所述如下：如果边界两边4×4子块至少有一个为帧内预测且边界为宏块的边界，则BS值为4；如果边界两边4×4子块至少有一个为帧内预测但是边界不是宏块的边界(宏块内部边界)，则BS值为3；此后，如果边界两边4×4子块至少有一个有非0的残差变换系数，则BS值为2；除以上外，如果边界两边4×4子块的帧间预测参考帧不同，或者帧间预测矢量MV(Motion Vector)值相差不小于4，则BS为1。其它情况BS值为0。
参数α、β分别表示边界两侧像素梯度阈值和边界同一侧像素梯度阈值，可以根据边界两边宏块量化参数QP进行查表得到，参数tc0限定弱滤波器滤波后像素值范围，由BS值和量化参数QP查表得到。
滤波判决条件有以下三个：
①|P0-Q0|<α
②|P1-P0|<β
③|Q1-Q0|<β
以上三个条件都满足且边界BS值不为0时才进行滤波操作。
(3)第三级：根据相关滤波参数完成滤波计算
根据上述级别获取的数据，可以采用图6所示的滤波算法，流水线方式下四个时钟周期完成一条边界的滤波计算。
(4)第四级：滤波结果回写存储器
滤波后，对于滤波最终结果的数据直接写到外部存储器，对于其他滤波临时数据则根据位置写到寄存器阵列或者存储宏块顶部4行数据的单端口SRAM(TOP_RAM)中。
本发明所提供的具体实施例采用流水线设计、所述的边界滤波顺序及对存储器复用的手段，可以有效地减少硬件的面积以及提高滤波的速度。下面结合图3至图5对本发明具体实施例中的各边界滤波过程进行详细说明。
图3和图4中各边界上的数字表示滤波的边界顺序。以亮度块左上角8×8子块为例，其包括边界0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。边界0滤波时，左边像素数据从寄存器阵列L0得到，右边像素数据从重构数据存储器REC_RAM读出，边界0滤波操作完后，边界左边像素作为左边宏块滤波结果直接写到外部存储器，边界0右边的4×4像素信息作为滤波临时结果存储在寄存器阵列RU中。接下来滤波边界1时和边界0类似，左边像素数据从寄存器阵列L1得到，右边像素数据从重构数据存储器REC_RAM读出，边界1滤波结束后左边滤波结果直接写出外部存储器，右边4×4像素的滤波临时数据存储在寄存器阵列RD中。下面滤波边界2和边界3，滤波边界2时，左边像素来自寄存器阵列RU，右边数据从REC_RAM读出，边界2滤波完成后，左边4×4像素更新到寄存器阵列RU中并完成垂直方向转置，右边4×4像素更新到寄存器阵列L0中。同理，边界3滤波后的左右两边的数据分别更新在寄存器阵列RD和寄存器阵列L1中，寄存器阵列RD中像素也进行垂直转置。接下来分别滤波边界4和边界5。滤波边界4时，边界上部4×4子块T0数据从TOP_RAM中读取，下边界待滤波的像素就是寄存器阵列RU垂直转置后像素，边界4滤波结束后，边界上部滤波结果直接写到外部存储器，边界下4×4像素更新到寄存器阵列RU中，作为滤波边界5的上部数据。最后根据寄存器阵列RU中数据和寄存器阵列RD垂直转置后数据完成边界5的滤波，至此，宏块第一个4×4子块中的数据已经滤波完毕，可以直接写到外部存储器，边界5下的4×4像素存储到TOP_RAM中的T0中，等到滤波边界20时再读取出来进行滤波操作。滤波边界6、7时，左边数据分别为L0，L1，右边数据来自REC_RAM，滤波完成后边界6、7左边数据分别更新到RU、RD，右边数据分别更新到L0、L1。边界8、9滤波过程和边界4、5类似。
接下来亮度块的各边界的滤波按照图3所示顺序进行以上类似的操作。需要说明的是，边界15、30、31边界滤波完成后，它们的上部4×4子块数据需要分别更新到寄存器阵列L0、L1、L2中，边界31滤波完后，其下部4×4子块数据更新到寄存器阵列L3中，以给右边宏块滤波时使用。边界21、25、29、31滤波完成后，它们的下部4×4子块数据需要写到存储器TOP_RAM，以给滤波下一行宏块时使用。边界20、24、28、30滤波时使用的上部数据直接从TOP_RAM读出。
图4所示的两个色度块的边界滤波过程和亮度块类似，所用的寄存器阵列相应减少，RU和RD寄存器阵列为亮度块和色度块滤波分时复用。以U色度块为例，该色度块所用的寄存器阵列为C_L0、C_L1、RU和RD，所用的第一内部存储器为C_REC_RAM，所用的第二内部存储器为C_T0和C_T1，详细滤波过程在此不予赘述。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种去方块滤波装置，下面结合附图对本发明装置的具体实施方式做详细介绍。
如图7所示，一种去方块滤波装置，包括：
滤波边界确定模块110，用于按照设定的边界滤波顺序确定当前宏块中待滤波的边界；
垂直边界滤波模块120，用于在待滤波的边界为垂直边界时，从寄存器阵列和第一内部存储器中获取所述垂直边界左右两侧的像素数据，根据左右两侧的像素数据对所述垂直边界进行滤波，将所述垂直边界对应的滤波最终结果数据存储到外部存储器，将所述垂直边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列；其中所述寄存器阵列预先存储有当前宏块的左侧宏块的预设列数的像素数据，所述第一内部存储器预先存储有当前宏块的原始像素数据；
水平边界滤波模块130，用于在待滤波的边界为水平边界时，从寄存器阵列和第二内部存储器中获取所述水平边界上下两侧的像素数据，根据上下两侧的像素数据对所述水平边界进行滤波，将所述水平边界对应的滤波最终结果数据存储到外部存储器，将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器；其中所述第二内部存储器预先存储有当前宏块的上侧宏块的预设行数的像素数据。
上述去方块滤波装置，采用对存储器复用的技术手段，从而在进行滤波时根据从寄存器阵列、第一内部存储器或者第二内部存储器中读取的数据进行滤波，有效减少了硬件的占用面积。
如图3所示，在一个实施例中，所述当前宏块包括1个16×16的亮度块(Y)，即亮度块包括16个子块，每个子块的像素点为16；所述边界滤波顺序包括：按照第一边界滤波顺序依次对亮度块的上半部分的边界(0至15)和下半部分的边界(16至31)进行滤波。所述第一边界滤波顺序为：先依次对第1列上下侧的两个垂直边界(如0和1)进行滤波，再依次对第2列上下侧的两个垂直边界(如2和3)进行滤波，再依次对上一行左侧第1个水平边界(如4)和下一行左侧第1个水平边界(如5)进行滤波，再依次对第3列上下侧的两个垂直边界(如6和7)进行滤波，再依次对上一行左侧第2个水平边界(8)和下一行左侧第2个水平边界(如9)进行滤波，再依次对第4列上下侧的两个垂直边界(如10和11)进行滤波，再依次对上一行左侧第3个水平边界(如12)和下一行左侧第3个水平边界(如13)进行滤波，再依次对上一行左侧第4个水平边界(如14)和下一行左侧第4个水平边界(如15)进行滤波。需要说明的是，上述虽然以上半部分的边界对第一边界滤波顺序进行说明，但是第一边界滤波顺序同样适用于下半部分的边界，即亮度块在进行边界滤波时按照图3所示的数字的大小顺序进行滤波，即0、1、2、……、15、16、……、31。
如图4所示，在一个实施例中，所述当前宏块还包括两个8×8的色度块(U和V)；所述边界滤波顺序还包括：对亮度块的边界滤波完成后，再按照第二边界滤波顺序依次对两个色度块的边界进行滤波，即先进行亮度块的边界滤波，在进行两个色度块的边界滤波，两个色度块各自的边界滤波顺序一样，两个色度块进行边界滤波的顺序可以根据实际需要进行确定，例如可以先对U块进行滤波，在U块滤波完成后，再对V块进行滤波。所述第二边界滤波顺序为：先依次对第1列上下侧的两个垂直边界(如32和33)进行滤波，再依次对第2列上下侧的两个垂直边界(如34和35)进行滤波，再依次对第1行左侧的水平边界(如36)和第2行左侧的水平边界(如37)进行滤波，再依次对第1行右侧的水平边界(如38)和第2行右侧的水平边界(如39)进行滤波。
滤波边界确定模块110根据上述设定的边界滤波顺序即可以确定当前宏块中需要滤波的边界，例如，当前宏块进行第一次滤波，则待滤波的边界为数字为0的垂直边界，若已对数字为0的垂直边界滤波完成，则待滤波的边界为数值为1的垂直边界等。确定待滤波的边界后，就需要获取边界两侧的像素数据。
如果待滤波的边界为垂直边界，则垂直边界滤波模块120从寄存器阵列和第一内部存储器中获取两侧的像素数据，根据获取的像素数据对垂直边界进行滤波。如果待滤波的边界为水平边界，则水平边界滤波模块130从寄存器阵列和第二内部存储器中获取两侧的像素数据，根据获取的像素数据对水平边界进行滤波。滤波的方式有很多种，例如可以采用流水线的方式，如四级流水线方式等，对边界进行滤波。
垂直边界滤波模块120根据两侧的像素数据对所述垂直边界进行滤波之后，还将已完成滤波的像素数据写入外部存储器，将未完成滤波的像素数据写入寄存器阵列。在一个实施例中，若按照设定的边界滤波顺序确定写入寄存器阵列的像素数据下一次用于水平边界滤波，则垂直边界滤波模块120将写入寄存器阵列的像素数据进行垂直方向转置。垂直滤波和水平滤波使用同一数据通路进行滤波，使用寄存器阵列存储垂直边界滤波后临时数据并在所述滤波顺序下提前完成水平滤波方向的转置，可以提高滤波的效率，降低硬件存储面积。
水平边界滤波模块130根据两侧的像素数据对所述水平边界进行滤波之后，还将已完成滤波的像素数据写入外部存储器，将未完成滤波的像素数据写入寄存器阵列或者第二内部存储器。
以图3和图5为例，在一个实施例中，若待滤波的边界为亮度块的水平边界，水平边界滤波模块130将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器包括：若待滤波的边界为第2行(5、9、13和15)或者第4行(21、25、29和31)的水平边界，将水平边界下侧的临时滤波数据写入第二内部存储器(TOP_RAM)；若待滤波的边界为第2行左侧第4个水平边界(15)或者第3行左侧第4个水平边界(30)，将水平边界上侧的临时滤波数据写入寄存器阵列(L0或者L1)；若待滤波的边界为第4行左侧第4个水平边界(31)，将水平边界上侧和下侧的临时滤波数据写入寄存器阵列(L2和L3)。
以图4和图5为例，在另一个实施例中，若待滤波的边界为色度块的水平边界，水平边界滤波模块130将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器包括：若待滤波的边界为第2行的水平边界(37、39、45或者47)，将水平边界下侧的临时滤波数据写入第二内部存储器(TOP_RAM)；若待滤波的边界为第2行右侧的水平边界(39或者47)，将水平边界上侧和下侧的临时滤波数据写入寄存器阵列(C_L0和C_L1或者图5中未示意出的另两个寄存器阵列)。
如图8所示，本发明还提供一种去方块滤波系统，所述去方块滤波系统包括：
寄存器阵列，用于存储当前宏块左侧预设列数的像素数据以及当前宏块中未完成滤波的像素数据；
第一内部存储器，用于存储当前宏块的原始像素数据；
第二内部存储器，用于存储当前宏块上侧预设行数的像素数据以及当前宏块中未完成滤波的像素数据；
控制器，所述控制器包括存储设备和处理器，其中所述存储设备存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时能够实现上述任意一项所述方法的步骤。
上述去方块滤波系统其它技术特征与上述去方块滤波方法相同，在此不予赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种去方块滤波方法，其特征在于，包括步骤：
按照设定的边界滤波顺序确定当前宏块中待滤波的边界；
若待滤波的边界为垂直边界，从寄存器阵列和第一内部存储器中获取所述垂直边界左右两侧的像素数据，根据左右两侧的像素数据对所述垂直边界进行滤波，将所述垂直边界对应的滤波最终结果数据存储到外部存储器，将所述垂直边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列；其中所述寄存器阵列预先存储有当前宏块的左侧宏块的预设列数的像素数据，所述第一内部存储器预先存储有当前宏块的原始像素数据；
若待滤波的边界为水平边界，从寄存器阵列和第二内部存储器中获取所述水平边界上下两侧的像素数据，根据上下两侧的像素数据对所述水平边界进行滤波，将所述水平边界对应的滤波最终结果数据存储到外部存储器，将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器；其中所述第二内部存储器预先存储有当前宏块的上侧宏块的预设行数的像素数据，所述寄存器阵列用于垂直边界滤波和水平边界滤波。
2.根据权利要求1所述的去方块滤波方法，其特征在于，所述当前宏块包括1个16×16的亮度块；
所述边界滤波顺序包括：按照第一边界滤波顺序依次对亮度块的上半部分的边界和下半部分的边界进行滤波；
所述第一边界滤波顺序为：先依次对第1列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对第2列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对上一行左侧第1个水平边界和下一行左侧第1个水平边界进行滤波，再依次对第3列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对上一行左侧第2个水平边界和下一行左侧第2个水平边界进行滤波，再依次对第4列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对上一行左侧第3个水平边界和下一行左侧第3个水平边界进行滤波，再依次对上一行左侧第4个水平边界和下一行左侧第4个水平边界进行滤波。
3.根据权利要求2所述的去方块滤波方法，其特征在于，所述当前宏块还包括两个8×8的色度块；
所述边界滤波顺序还包括：对亮度块的边界滤波完成后，再按照第二边界滤波顺序依次对两个色度块的边界进行滤波；
所述第二边界滤波顺序为：先依次对第1列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对第2列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对第1行左侧的水平边界和第2行左侧的水平边界进行滤波，再依次对第1行右侧的水平边界和第2行右侧的水平边界进行滤波。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的去方块滤波方法，其特征在于，将所述垂直边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列之后，还包括步骤：
若按照设定的边界滤波顺序确定存储到所述寄存器阵列的临时滤波数据下一次用于水平边界滤波，则将所述临时滤波数据进行垂直方向转置。
5.根据权利要求2所述的去方块滤波方法，其特征在于，若待滤波的边界为亮度块的水平边界，将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器包括：
若待滤波的边界为第2行或者第4行的水平边界，将水平边界下侧的临时滤波数据写入第二内部存储器；
若待滤波的边界为第2行左侧第4个水平边界或者第3行左侧第4个水平边界，将水平边界上侧的临时滤波数据写入寄存器阵列；
若待滤波的边界为第4行左侧第4个水平边界，将水平边界上侧和下侧的临时滤波数据写入寄存器阵列。
6.根据权利要求3所述的去方块滤波方法，其特征在于，若待滤波的边界为色度块的水平边界，将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器包括：
若待滤波的边界为第2行的水平边界，将水平边界下侧的临时滤波数据写入第二内部存储器；
若待滤波的边界为第2行右侧的水平边界，将水平边界上侧和下侧的临时滤波数据写入寄存器阵列。
7.根据权利要求3或5或6所述的去方块滤波方法，其特征在于，所述寄存器阵列中的两个寄存器阵列分时复用于亮度块的边界滤波和色度块的边界滤波。
8.一种去方块滤波装置，其特征在于，包括：
滤波边界确定模块，用于按照设定的边界滤波顺序确定当前宏块中待滤波的边界；
垂直边界滤波模块，用于在待滤波的边界为垂直边界时，从寄存器阵列和第一内部存储器中获取所述垂直边界左右两侧的像素数据，根据左右两侧的像素数据对所述垂直边界进行滤波，将所述垂直边界对应的滤波最终结果数据存储到外部存储器，将所述垂直边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列；其中所述寄存器阵列预先存储有当前宏块的左侧宏块的预设列数的像素数据，所述第一内部存储器预先存储有当前宏块的原始像素数据；
水平边界滤波模块，用于在待滤波的边界为水平边界时，从寄存器阵列和第二内部存储器中获取所述水平边界上下两侧的像素数据，根据上下两侧的像素数据对所述水平边界进行滤波，将所述水平边界对应的滤波最终结果数据存储到外部存储器，将所述水平边界对应的临时滤波数据存储到所述寄存器阵列或者所述第二内部存储器；其中所述第二内部存储器预先存储有当前宏块的上侧宏块的预设行数的像素数据，所述寄存器阵列用于垂直边界滤波和水平边界滤波。
9.根据权利要求8所述的去方块滤波装置，其特征在于，
所述当前宏块包括1个16×16的亮度块；所述边界滤波顺序包括：按照第一边界滤波顺序依次对亮度块的上半部分的边界和下半部分的边界进行滤波；所述第一边界滤波顺序为：先依次对第1列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对第2列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对上一行左侧第1个水平边界和下一行左侧第1个水平边界进行滤波，再依次对第3列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对上一行左侧第2个水平边界和下一行左侧第2个水平边界进行滤波，再依次对第4列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对上一行左侧第3个水平边界和下一行左侧第3个水平边界进行滤波，再依次对上一行左侧第4个水平边界和下一行左侧第4个水平边界进行滤波；
和/或，
所述当前宏块还包括两个8×8的色度块；所述边界滤波顺序还包括：对亮度块的边界滤波完成后，再按照第二边界滤波顺序依次对两个色度块的边界进行滤波；所述第二边界滤波顺序为：先依次对第1列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对第2列上下侧的两个垂直边界进行滤波，再依次对第1行左侧的水平边界和第2行左侧的水平边界进行滤波，再依次对第1行右侧的水平边界和第2行右侧的水平边界进行滤波。
10.一种去方块滤波系统，其特征在于，包括：
寄存器阵列，用于存储当前宏块左侧预设列数的像素数据以及当前宏块中未完成滤波的像素数据，所述寄存器阵列用于垂直边界滤波和水平边界滤波；
第一内部存储器，用于存储当前宏块的原始像素数据；
第二内部存储器，用于存储当前宏块上侧预设行数的像素数据以及当前宏块中未完成滤波的像素数据；
控制器，所述控制器包括存储设备和处理器，其中所述存储设备存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时能够实现权利要求1至7中任意一项所述方法的步骤。
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