[發明專利]一種基于可重構技術的MPEG2亮度插值的實現方法

無效

• 申請號: 201110294977.5
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102340668A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 王浩;熊一舟;何衛鋒;繩偉光;毛志剛
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/46
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及的是一種嵌入式視頻解碼領域的方法，具體的說，涉及的是一種基于可重構技術的MPEG2亮度插值的實現方法。

背景技術

隨著視頻標準的發展，視頻壓縮的效果和性能越來越好，但其復雜度和計算量也大大增加。相應的，在解碼端要實現實時解碼，對硬件的數據并行性和計算效率提出了很高的要求。

?MPEG2是運動圖像專家組于1994年發布的視頻和音頻壓縮國際標準，經過了多年的修訂與完善，現在MPEG2已經非常成熟，在數字廣播電視、衛星轉播，DVD產品、高清影像等領域有著廣闊的應用，雖然更新的MPEG4標準已經發布，但是MPEG2的市場占有率較高，仍然有很高的研究和應用價值。

運動估計是去除視頻中各幀的時間相關性，增大視頻編碼壓縮率的重要方法。在編碼端，要進行幀間預測，就是根據相鄰幀的相似性，按照一定的搜索算法，找到相鄰幀中相似的塊，用運動矢量來標識，再將運動矢量經過熵編碼壓縮。在解碼端，相應的需要進行運動補償，根據解碼出來的運動矢量，找到當前幀在參考幀中最相近的塊，恢復出編碼前的圖像數據。

由于自然物體運動的連續性，采用整數像素點來進行幀間預測往往不能找到匹配的很好的圖像塊。因此，一般采用將整數點像素進行插值，得到分數點像素再進行幀間預測，實驗證明，這可以大大提高幀間預測的準確度和編碼效率。在解碼端，要恢復圖像，同樣需要先做插值得到分數像素點的樣本值。

?MPEG2中運動補償使用的是1/2像素精度，所以有三種插值的位置，如圖1所示，（圖中圓形的是整數像素點，正方形的是行和列的1/2像素點，三角形的是中間的1/2像素點，箭頭上的數字為插值時整數點樣本值的權重），分別為：

1.?行方向1/2像素插值:對水平方向相鄰的兩個整數像素的值取平均值。

?2.列方向1/2像素插值：對垂直方向相鄰的兩個整數像素的值取平均值。

?3.中間1/2像素插值：對水平方向相鄰的兩個整數像素和垂直方向相鄰的兩個整數像素，共四個像素點的值取平均值。

?MPEG2解碼時，亮度是按照8×8的塊為單位進行，在插值的時候，要得到8×8塊的所有三種分數像素點的亮度插值數據，需要輸入9×9的塊數據，如圖2所示，也即多輸入一行和一列的數據。

傳統上，執行一個算法的方式主要有兩種：通用處理器和專用集成電路(ASIC：Application?Specific?Integrated?Circuit)。通用處理器可以通過軟件編程來執行各種算法，十分靈活，但是在性能、功耗和面積上往往不能達到要求。而ASIC是針對特定算法進行設計，可以達到很高的性能，同時面積和功耗也比較小，但是不能執行別的算法，靈活性差。而且設計ASIC需要完成一系列復雜的流程，研發周期很長，經常難以滿足產品上市時間的要求，同時研發費用很高，特別是隨著芯片工藝尺寸的縮小，成本更是成倍增加。因此對一種新的計算技術的需求十分迫切。

可重構計算技術就是在這種背景下出現的，目的是填補兩者之間的空白，在性能和靈活性上做一個折中。可重構計算的核心部分是多個功能單元組成的陣列，并且有靈活的互聯連接它們。根據功能單元的粒度大小，可以分為細粒度和粗粒度陣列。FPGA是一種典型的細粒度可重構陣列，以查找表為最小粒度單元，其出現較早，比較成熟，現在有著很廣泛的應用。但是隨著算法的規模和復雜度增加，FPGA的單元數量和互聯面積劇增，同時功耗增大。粗粒度陣列一般以字長寬度的算術邏輯單元(Arithmetic?Logic?Unit)為最小粒度單元，非常適合大規模計算密集型的應用，例如視頻編解碼、圖像處理、無線通信和數據加密等。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提出一種基于可重構技術的MPEG2亮度插值的實現方法，利用可重構陣列，加速MPEG2標準亮度插值算法的執行，更好的滿足實時解碼的需求。

本發明是通過以下的技術方案實現的，本發明一種基于可重構技術的MPEG2亮度插值的實現方法，包括以下步驟：

首先，進行算法分析，根據MPEG2亮度插值的定義設計出DFG（Data?Flow?Graph，數據流圖），得到算法的數據傳輸需求；

其次，根據算法分析的結果和可重構陣列的架構，對數據流圖進行分割和映射，設計出最優的數據傳輸的方案；