[发明专利]去块效应滤波方法及实现该方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及AVS(Audio Video coding Standard)标准，具体地，涉及一种去块效应滤波方法及实现该方法的装置

背景技术

由信息产业部组织制定的AVS(Audio Video coding Standard)标准已经在2006年成为中国国家标准，并且在2007年成为ITU IPTV视频编码的候选标准之一。与MPEG-4和H.264等标准相比，AVS具有性能高、复杂度适中、专利费用低等特点，将会逐步广泛应用于数字地面电视广播、宽带视频业务、实时通信业务，以及远程视频监控等领域。

AVS视频编码标准采用的主要编解码技术包括：变换、量化、帧内预测、帧间预测、变长编码和去块效应滤波(De-blocking filter)，如图1所示。

其中，去块效应滤波的目的是消除可能出现在每个8 X 8块边界上的块效应。在AVS标准中规定：除图像边界及条带的边界之外，宏块的所有边界都应进行滤波。这里，将宏块边界定义为宏块内部各个8 X 8块的边界，以及当前宏块与相邻宏块的上边界和左边界。

去块效应滤波以宏块为单位，按照光栅扫描顺序依次处理。每个宏块首先从左到右对垂直边界滤波，然后从上到下对水平边界滤波。当前宏块的上边或者左边的样本值可能在以前的滤波过程中已经被修改，当前宏块滤波的输入为这些可能被修改的样本值，并且当前宏块滤波可能进一步修改这些样本值。当前宏块垂直边界滤波过程中修改的样本值作为水平边界滤波过程的输入。图2给出了AVS标准中以宏块为单位的去块效应滤波顺序。图3是垂直块边界滤波和水平块边界滤波的示意图。

上海交通大学在2006年提出了一种“基于AVS的去块效应滤波器VLSI实现装置”(CN1874516A，对比文件1)，该实现装置可用于AVS解码器的FPGA或者ASIC设计。详细实现总结如下：

1.每次对16 X 16宏块整体进行去块效应滤波，滤波处理的基本单位为8X8块。在进行滤波时，先进行所有垂直块边界的滤波，然后进行所有水平块边界的滤波。图4给出了对比文件1中16 X 16宏块滤波的过程，其中0、1、2、3为4个8 X 8块，h1、h2、h3、h4为垂直边界的滤波顺序，v1、v2、v3、v4为水平边界的滤波顺序。

2.如图4所示，在进行垂直块边界滤波时，先进行左上垂直块边界滤波(h1)，后进行右上垂直块边界滤波(h2)，接着进行左下垂直块边界滤波(h3)，最后再进行右下垂直块边界滤波(h4)。

3.如图4所示，在进行水平块边界滤波时，先进行左上水平块边界滤波(v1)后进行左下水平块边界滤波(v2)，接着进行右上水平块边界滤波(v3)，最后再进行右下水平块边界滤波(v4)。

4.在滤波过程中，对每个8 X 8块进行转置操作。如图4所示，在完成垂直边界滤波h2后，对8 X 8块0和1进行转置；在完成垂直边界滤波h4后，对8X8块2和3进行转置；在完成水平边界滤波v2后，对8 X8块0和2进行转置；在完成水平边界滤波v4后，对8 X 8块1和3进行转置。

为了实现高效的去块效应滤波，需要改进3个主要问题：

1.图像块转置问题

通常，图像的像素点按照行方向存储在各种存储器中。但是当执行水平块边界滤波时，需要在列方向访问连续的若干个像素点，这样就必须对图像块进行转置。转置处理不仅本身耗费硬件资源，也对计算资源造成了浪费，而且转置图像块越大，其硬件资源开销和转置时间开销也越大。

图像块的转置是去块效应滤波的最大瓶颈，可以从以下几个方面进行改进：尽量减少需要转置的图像块的数目；尽量减小需要转置的图像块的大小；尽量在去块效应滤波执行前完成图像块的转置操作。

2.滤波顺序问题

在AVS标准中，规定了如图2所示的滤波顺序。但是，AVS标准规定的滤波顺序没有考虑图像块和滤波操作的数据局部性。例如，图2中块0在BsV00、BsV01、BsH00、BsH10边的滤波中被访问到，但是由于这4次滤波操作不连续(AVS标准规定的滤波顺序为BsV00->BsV10->BsV01->BsV11->BsH00->BsH01->BsH10->BsH11)，所以不得不重复地从存储器中读出和写入块0。

AVS标准规定的滤波顺序没有利用到图像块的数据局部性，增大了FPGA或者ASIC的片内存储访问带宽，需要在保证滤波结果正确的条件下进行改进。

3.资源问题