[发明专利]去块滤波方法

说明书

本发明涉及一种依照在宏块中保存图像信息的编码标准来对以彼此水平相邻的方式排列在宏块行中以及以彼此垂直相邻的方式排列在宏块列中的宏块执行去块滤波的方法，其中每一个宏块是由以彼此水平相邻的方式排列在块行m中以及以彼此垂直相邻的方式排列在块列n中的块形成的，并且所述块形成了矩阵M的块元素Mmn，其中m=1~4以及n=1~4，以及其中所述块具有垂直边缘和水平边缘，并且以块元素M11为开始来对宏块中的块的垂直边缘和水平边缘进行滤波。本发明还涉及一种可以执行此类方法的去块滤波器，以及一种具有用于执行此类方法的滤波算法的计算机程序。

在很多应用中使用了标准化的方法来编码图像信息。例如，依照H.264标准的视频压缩方法被用于：

- 高分辨率电视，例如将视频数据保存在高清数字多用途碟片（HD DVD）和蓝光碟上的高清电视（HDTV），

- 移动终端，例如可以回放视频的移动电话、个人数字助理（PDA）、便携游戏机和MP3播放器，

- 多媒体

- 视频会议技术，以及

- 摄像机和数码相机。

在视频压缩中，视频数据在发射机中被编码，以编码形式传送至接收机，并且在接收机中被解码。由此，所用标准也被称为编解码器，它是英文单词“编码”和“解码”的组合体。

在H.264标准及其前任标准H.263中，名为帧的单个视频图像被拆分成块并被逐块编码，由此，在所有这两个标准中，在每一种情况下都会在编码回路中使用去块滤波器。其他视频压缩标准具有在后期处理阶段对编码帧执行滤波的去块滤波器。去块滤波器被用于提高感知图像质量，由此可以通过对块中保存的每个帧的图像点执行滤波来平滑可能在相邻的块之间形成且被称为块赝像的相邻块之间的光学可感知变换。在下文中，“滤波”指的是“去块滤波”。“对块进行滤波”指的是“对保存在块中的名为像素的图像点进行滤波”。

对存在于多个行与列中且水平和垂直相邻的块来说，这些块可被想象成是笛卡儿坐标系统中的棋盘排列区域。根据H.264标准，对处于笛卡儿坐标系统中的位置（x/y）的块的滤波依赖于那些处于笛卡儿坐标系统中的位置（x-1/y）和（x/y-1）的块的已滤波像素。如果依照H.264标准来编码图像信息，那么这些块将被合并以形成宏块，其中每一个宏块是由以彼此水平相邻的方式排列在块行中以及以彼此垂直相邻的方式排列在块列中的块形成的，并且在每一个情况中都具有四个块。“对宏块进行滤波”指的是“对保存在宏块中的块的像素进行滤波”。

滤波是借助名为算法的一系列计算步骤执行的，其中这些计算步骤通常是在计算机上的滤波程序的上下文中进行的。为了执行这些计算步骤，通常可以使用具有计算核心的处理器，或者可以仅仅使用核心。当前，处理器趋向于具有多个核心，此类处理器也被称为“多核处理器”或“多核系统”。此外，目前甚至还在开发同样被称为“多核处理器”或“多核系统”的具有多个核心的处理器架构，并且Intel公司的“Terascale”项目或“Larrabee”项目可以证明这一点。图形处理器被称为“图形处理器单元（GPU）”，以来自NVidia公司的图形处理器为例，此类图形处理器现今甚至也具有多核处理器，由于其计算能力很高且编程简单，因此，这种处理器正被越来越多地用于高性能的计算应用。为了充分使用可用的计算能力，具有若干或众多核心的处理器需要可并行化的算法。在并行化算法中，一个计算步骤不依赖于于前一个计算步骤的结果。如果计算步骤依赖于先前计算步骤的结果，那么必须以串联方式、也就是以连续的方式来执行这些计算步骤，并且这些步骤不能以彼此并行的方式进行。

在多核处理器中实施H.264标准的问题领域在于由于位置（x/y）的块的滤波与处于位置（x--1/y）和（x/y-1）的块的已滤波像素的依赖关系而没有提供与别的宏块无关的宏块滤波的去块滤波器。

一种顾及了之前部分描述的数据依赖性的用于局部并行化滤波计算步骤的已知方法包括将处于笛卡尔坐标系统图像中的多个块合并到对角线中。这些由块形成的对角线会被以串联的方式连续滤波，从而以彼此并行的方式来对处于对角线内部的块进行滤波。然而，在使用NVidia公司的GPU来对块的对角线进行滤波的过程中，以下缺陷将会出现：