[发明专利]一种多处理器并行实现高分辨率图像滤波的方法

说明书

技术领域

本发明属于图像信息压缩领域，具体涉及一种高分辨率图像编(或解)码滤波在多片处理器上并行实现的方法。

背景技术

MPEG-4 PART-10 AVC建议，即H.264标准，以其高出一筹的视频图像压缩效率和重建图像的质量，获得了业界的青睐。但H.264的高清晰度是以空间和时间复杂度为代价的，在同等视频编码条件下，H.264编码实现的所需要的耗时是H.263的3倍以上，并且H.264需要更大的内存空间来存储庞大的中间数据。因此，当用H264对高分辨率图像(如D1，720p，1080i)进行编码(或解码，不失一般性，下面统一用编码)的时候，现如今的单颗处理器如DSP，ARM，或FPGA都很难以支撑实时的编码，特别是在编解高清或全高清图像的时候，甚至需要2片以上的处理器来完成一路图像的编码。

当用两片或者两片以上(以下称为多片)的处理器对一路视频序列进行编码，就产生了一个问题，即怎样使多片处理器的能力发挥到最大。如果其中一颗处理器在运行的时候，其他的处理器在闲置，那么跟一片没有什么分别。但是多片处理器如果要同时运行，则必须得保证多片数据访问没有冲突。

H.264引入的环路滤波是一种能够自适应去块效应的一种新方法。H.264的环路滤波能有效地去除编码重建图像的块效应，是H.264的亮点之一。H.264环路滤波分为水平和垂直边界的滤波。在对当前宏块进行滤波的时候，需要用到上面宏块和左边宏块的数据，如图1所示。因此，在对当前宏块滤波的时候，必须对上面和左边的宏块的数据已经做了滤波，以使得其数据可用，由此造成了多片处理器并行计算的困难。一种的简单的可行办法是单片处理器完成整帧图像的处理，这样实现的效率无疑浪费了其他处理器的资源，因为在滤波处理完成之前，其他处理器不能进行其他任何的动作。另外一种方案是将亮度和色度分开由两片数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)处理，但考虑到亮度的数据量是色度的一倍(图像格式是4:2:0)，并且计算复杂度也几乎是色度的一倍，总的资源开销将近4∶1，因此这种方案也没有充分利用多片处理器的资源。

在如今的H.264解决方案中，基于DSP的方式是一种常用的选择，因DSP芯片的速率越来越高，集成的功能越来越强大，性能也日益增强大。

发明内容

本发明所要解决的问题是，提供一种多处理器并行实现高分辨率图像滤波的方法，该方法能够充分利用多片处理器的资源，使得多片处理器能并行地完成滤波过程，从而以较小的资源占用、较快的速度完成滤波。

本发明所述的一种多处理器并行实现高分辨率图像滤波的方法，包括以下步骤：

步骤一：将图像宏块行的宏块按顺序分成与处理器个数相同的份数；其中，若宏块行的宏块数不能被处理器数目整除，则余数部分的宏块分在最后一份中；

步骤二：前一颗处理器完成宏块行对应部分的滤波后，下一颗处理器接着进行该宏块行下一部分的滤波操作，而前一颗处理器进行下一个宏块行的对应部分的滤波，依次类推，直至完成一帧滤波。

所述步骤二进一步包括以下步骤：

步骤A：第一颗处理器处理第一个宏块行的第一份滤波，此时，其他处理器闲置；

步骤B：第一颗处理器处理第二个宏块行的第一份滤波，与此同时，第二颗滤波器处理第一个宏块行的第二份滤波，其他滤波器闲置；

步骤C：以此类推，直到第一颗处理器处理与处理器个数同数个宏块行的第一份滤波，至此，处理器开始并行运行；

步骤D：第一颗处理器继续处理下一个宏块行的第一份滤波；其他处理器相应的处理对应宏块行的对应部分的滤波；依次类推，直至第一颗处理器处理最后一个宏块行的第一份滤波；

步骤E：第一颗处理器闲置，第二颗处理器处理最后一个宏块行的第二份滤波；然后第一颗、第二课处理器闲置，下一颗处理器完成最后一个宏块行的下一份滤波；依次类推，直至最后一颗处理器完成最后一个宏块行的最后一份滤波，完成一帧滤波。

所述处理器处理完的重建写在片外存储器上。

本发明利用了高清晰度格式的视频数据量大的特点，将一个宏块行的数据分成与处理器个数相同的份，每一颗处理器负责计算不同行的像素滤波，而在此之 前，前一次滤波已经使得上方、左侧数据可用，使得并行计算能得以顺利进行。这样的处理过程几乎是所有的处理器同时滤波计算，非常有效地利用了多片处理器的资源，提高了处理效率。

附图说明

图1是H.264滤波边界示意图；

图2是本发明所述方法的流程图；