[發明專利]視頻圖像中的卷積方法及視頻圖像處理系統

有效

• 申請號: 201110448867.X
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN103188487B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 孫皓
• 申請（專利權）人: 聯芯科技有限公司
• 主分類號: H04N19/42
• 分類號: H04N19/42;H04N19/436
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙) 31260
• 代理人: 盧剛

技術領域

本發明涉及數字信號處理領域，特別涉及像素卷積算法的優化。

背景技術

隨著信息世界的迅速發展，數字視頻產品需求近些年出現猛增。主流應用包括視頻通信、安全監控、工業自動化、網絡視頻等等。數字視頻的主要挑戰在于原始或未壓縮的視頻需要存儲或傳輸大量數據，因此，提出了各種視頻壓縮的標準。

視頻壓縮的目的是對數字視頻進行編碼，在保持視頻質量的同時占用盡可能少的空間。由運動圖像專家組(Moving?Picture?Expert?Group，簡稱“MPEG”)制定的H.26X視頻壓縮編碼標準，已經逐漸成為多媒體通信中的主流標準。然而，為了保證壓縮視頻的畫面質量，還需要對壓縮視頻進行卷積操作，用像素本身以及鄰近像素的加權平均值來替換這個像素，可用于模糊和銳化圖像、查找圖像邊緣以及調整圖像的對比度。公式(1)即為現有的卷積公式：

Y(s)=ΣmX(i)H(s-i)---(1)]]>

其中，m為卷積階數，Y(s)表示s狀態的響應，X(i)表示激勵，H(i)為傳遞函數。

實際的像素卷積在物理意義上可理解為插值或濾波操作，例如，對于某一像素點P的4階插值或濾波常用的模型如公式(2)：

P=clip(a·P0+b·P1+c·P2+d·P3+roundType(a+b+c+d))---(2)]]>

其中P₀、P₁、P₂、P₃是與P點相關的像素點，既可以是空間分布也可以是時間分布上相關的點，a、b、c、d是用來控制相關性大小的加權系數，一般a+b+c+d為2的n次方，roundType為舍入控制，clip操作為飽和處理到0-255。

從公式上看來，對于一幀視頻圖像來說，每一個點都做這樣的運算是很大的一筆開銷。對于嵌入式系統來說，要滿足編解碼器實時性的要求，插值和濾波這類算術密集型模塊正是瓶頸所在。也就是說，目前的卷積處理中，存在以下問題：

(1)由于像素級的算術操作多局限在0-255，甚至0-65535，即8位或者16位的運算，這樣對于支持32位算術指令的微處理器來說比較浪費；

(2)一般支持32位算術指令的微處理器同樣支持32位的內存訪問指令，這樣像素級(8位或16位)的內存訪問效率不高；