[發明專利]去塊濾波方法

有效

• 申請號: 201080066150.2
• 申請日: 2010-04-14
• 公開（公告）號: CN102835104A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: N.奧爾特爾
• 申請（專利權）人: 西門子企業通訊有限責任兩合公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 丁永凡;劉春元

本發明涉及一種依照在宏塊中保存圖像信息的編碼標準來對以彼此水平相鄰的方式排列在宏塊行中以及以彼此垂直相鄰的方式排列在宏塊列中的宏塊執行去塊濾波的方法，其中每一個宏塊是由以彼此水平相鄰的方式排列在塊行m中以及以彼此垂直相鄰的方式排列在塊列n中的塊形成的，并且所述塊形成了矩陣M的塊元素Mmn，其中m=1~4以及n=1~4，以及其中所述塊具有垂直邊緣和水平邊緣，并且以塊元素M11為開始來對宏塊中的塊的垂直邊緣和水平邊緣進行濾波。本發明還涉及一種可以執行此類方法的去塊濾波器，以及一種具有用于執行此類方法的濾波算法的計算機程序。

在很多應用中使用了標準化的方法來編碼圖像信息。例如，依照H.264標準的視頻壓縮方法被用于：

-?高分辨率電視，例如將視頻數據保存在高清數字多用途碟片（HD?DVD）和藍光碟上的高清電視（HDTV），

-?移動終端，例如可以回放視頻的移動電話、個人數字助理（PDA）、便攜游戲機和MP3播放器，

-?多媒體

-?視頻會議技術，以及

-?攝像機和數碼相機。

在視頻壓縮中，視頻數據在發射機中被編碼，以編碼形式傳送至接收機，并且在接收機中被解碼。由此，所用標準也被稱為編解碼器，它是英文單詞“編碼”和“解碼”的組合體。

在H.264標準及其前任標準H.263中，名為幀的單個視頻圖像被拆分成塊并被逐塊編碼，由此，在所有這兩個標準中，在每一種情況下都會在編碼回路中使用去塊濾波器。其他視頻壓縮標準具有在后期處理階段對編碼幀執行濾波的去塊濾波器。去塊濾波器被用于提高感知圖像質量，由此可以通過對塊中保存的每個幀的圖像點執行濾波來平滑可能在相鄰的塊之間形成且被稱為塊贗像的相鄰塊之間的光學可感知變換。在下文中，“濾波”指的是“去塊濾波”。“對塊進行濾波”指的是“對保存在塊中的名為像素的圖像點進行濾波”。

對存在于多個行與列中且水平和垂直相鄰的塊來說，這些塊可被想象成是笛卡兒坐標系統中的棋盤排列區域。根據H.264標準，對處于笛卡兒坐標系統中的位置（x/y）的塊的濾波依賴于那些處于笛卡兒坐標系統中的位置（x-1/y）和（x/y-1）的塊的已濾波像素。如果依照H.264標準來編碼圖像信息，那么這些塊將被合并以形成宏塊，其中每一個宏塊是由以彼此水平相鄰的方式排列在塊行中以及以彼此垂直相鄰的方式排列在塊列中的塊形成的，并且在每一個情況中都具有四個塊。“對宏塊進行濾波”指的是“對保存在宏塊中的塊的像素進行濾波”。

濾波是借助名為算法的一系列計算步驟執行的，其中這些計算步驟通常是在計算機上的濾波程序的上下文中進行的。為了執行這些計算步驟，通常可以使用具有計算核心的處理器，或者可以僅僅使用核心。當前，處理器趨向于具有多個核心，此類處理器也被稱為“多核處理器”或“多核系統”。此外，目前甚至還在開發同樣被稱為“多核處理器”或“多核系統”的具有多個核心的處理器架構，并且Intel公司的“Terascale”項目或“Larrabee”項目可以證明這一點。圖形處理器被稱為“圖形處理器單元（GPU）”，以來自NVidia公司的圖形處理器為例，此類圖形處理器現今甚至也具有多核處理器，由于其計算能力很高且編程簡單，因此，這種處理器正被越來越多地用于高性能的計算應用。為了充分使用可用的計算能力，具有若干或眾多核心的處理器需要可并行化的算法。在并行化算法中，一個計算步驟不依賴于于前一個計算步驟的結果。如果計算步驟依賴于先前計算步驟的結果，那么必須以串聯方式、也就是以連續的方式來執行這些計算步驟，并且這些步驟不能以彼此并行的方式進行。

在多核處理器中實施H.264標準的問題領域在于由于位置（x/y）的塊的濾波與處于位置（x--1/y）和（x/y-1）的塊的已濾波像素的依賴關系而沒有提供與別的宏塊無關的宏塊濾波的去塊濾波器。

一種顧及了之前部分描述的數據依賴性的用于局部并行化濾波計算步驟的已知方法包括將處于笛卡爾坐標系統圖像中的多個塊合并到對角線中。這些由塊形成的對角線會被以串聯的方式連續濾波，從而以彼此并行的方式來對處于對角線內部的塊進行濾波。然而，在使用NVidia公司的GPU來對塊的對角線進行濾波的過程中，以下缺陷將會出現：