[發明專利]一種多處理器并行實現高分辨率圖像濾波的方法

有效

• 申請號: 200810065557.8
• 申請日: 2008-03-12
• 公開（公告）號: CN101252691A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 陳晨航;梁立偉;王寧
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 深圳市永杰專利商標事務所
• 代理人: 曹建軍

技術領域

本發明屬于圖像信息壓縮領域，具體涉及一種高分辨率圖像編(或解)碼濾波在多片處理器上并行實現的方法。

背景技術

MPEG-4?PART-10?AVC建議，即H.264標準，以其高出一籌的視頻圖像壓縮效率和重建圖像的質量，獲得了業界的青睞。但H.264的高清晰度是以空間和時間復雜度為代價的，在同等視頻編碼條件下，H.264編碼實現的所需要的耗時是H.263的3倍以上，并且H.264需要更大的內存空間來存儲龐大的中間數據。因此，當用H264對高分辨率圖像(如D1，720p，1080i)進行編碼(或解碼，不失一般性，下面統一用編碼)的時候，現如今的單顆處理器如DSP，ARM，或FPGA都很難以支撐實時的編碼，特別是在編解高清或全高清圖像的時候，甚至需要2片以上的處理器來完成一路圖像的編碼。

當用兩片或者兩片以上(以下稱為多片)的處理器對一路視頻序列進行編碼，就產生了一個問題，即怎樣使多片處理器的能力發揮到最大。如果其中一顆處理器在運行的時候，其他的處理器在閑置，那么跟一片沒有什么分別。但是多片處理器如果要同時運行，則必須得保證多片數據訪問沒有沖突。

H.264引入的環路濾波是一種能夠自適應去塊效應的一種新方法。H.264的環路濾波能有效地去除編碼重建圖像的塊效應，是H.264的亮點之一。H.264環路濾波分為水平和垂直邊界的濾波。在對當前宏塊進行濾波的時候，需要用到上面宏塊和左邊宏塊的數據，如圖1所示。因此，在對當前宏塊濾波的時候，必須對上面和左邊的宏塊的數據已經做了濾波，以使得其數據可用，由此造成了多片處理器并行計算的困難。一種的簡單的可行辦法是單片處理器完成整幀圖像的處理，這樣實現的效率無疑浪費了其他處理器的資源，因為在濾波處理完成之前，其他處理器不能進行其他任何的動作。另外一種方案是將亮度和色度分開由兩片數字信號處理器(Digital?Signal?Processing，DSP)處理，但考慮到亮度的數據量是色度的一倍(圖像格式是4:2:0)，并且計算復雜度也幾乎是色度的一倍，總的資源開銷將近4∶1，因此這種方案也沒有充分利用多片處理器的資源。

在如今的H.264解決方案中，基于DSP的方式是一種常用的選擇，因DSP芯片的速率越來越高，集成的功能越來越強大，性能也日益增強大。

發明內容

本發明所要解決的問題是，提供一種多處理器并行實現高分辨率圖像濾波的方法，該方法能夠充分利用多片處理器的資源，使得多片處理器能并行地完成濾波過程，從而以較小的資源占用、較快的速度完成濾波。

本發明所述的一種多處理器并行實現高分辨率圖像濾波的方法，包括以下步驟：

步驟一：將圖像宏塊行的宏塊按順序分成與處理器個數相同的份數；其中，若宏塊行的宏塊數不能被處理器數目整除，則余數部分的宏塊分在最后一份中；

步驟二：前一顆處理器完成宏塊行對應部分的濾波后，下一顆處理器接著進行該宏塊行下一部分的濾波操作，而前一顆處理器進行下一個宏塊行的對應部分的濾波，依次類推，直至完成一幀濾波。

所述步驟二進一步包括以下步驟：

步驟A：第一顆處理器處理第一個宏塊行的第一份濾波，此時，其他處理器閑置；

步驟B：第一顆處理器處理第二個宏塊行的第一份濾波，與此同時，第二顆濾波器處理第一個宏塊行的第二份濾波，其他濾波器閑置；

步驟C：以此類推，直到第一顆處理器處理與處理器個數同數個宏塊行的第一份濾波，至此，處理器開始并行運行；

步驟D：第一顆處理器繼續處理下一個宏塊行的第一份濾波；其他處理器相應的處理對應宏塊行的對應部分的濾波；依次類推，直至第一顆處理器處理最后一個宏塊行的第一份濾波；

步驟E：第一顆處理器閑置，第二顆處理器處理最后一個宏塊行的第二份濾波；然后第一顆、第二課處理器閑置，下一顆處理器完成最后一個宏塊行的下一份濾波；依次類推，直至最后一顆處理器完成最后一個宏塊行的最后一份濾波，完成一幀濾波。

所述處理器處理完的重建寫在片外存儲器上。

本發明利用了高清晰度格式的視頻數據量大的特點，將一個宏塊行的數據分成與處理器個數相同的份，每一顆處理器負責計算不同行的像素濾波，而在此之?前，前一次濾波已經使得上方、左側數據可用，使得并行計算能得以順利進行。這樣的處理過程幾乎是所有的處理器同時濾波計算，非常有效地利用了多片處理器的資源，提高了處理效率。

附圖說明

圖1是H.264濾波邊界示意圖；

圖2是本發明所述方法的流程圖；