[发明专利]用于高清视频序列帧率提升的块处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高清视频序列帧率提升的方法，尤其涉及一种在一帧图像中像素块处理顺序方法。

背景技术

数字电视的视频源的帧率通常为24/25/30帧每秒，但是数字电视本身的刷新频率通常为50/60/100/120Hz。于是，就存在一个频率失配的问题。为了解决这个问题，最简单的办法就是帧重复，即直接复制前一帧的图像，来达到所需的频率。但是这样做会产生图像不连续、运动抖动的问题，造成视频质量下降。因此目前比较成熟的方法是基于运动估计和运动补偿的帧速率提升算法。它充分考虑了视频对象的运动信息，将运动估计和内插滤波器紧密结合，可以有效减少运动的抖动和模糊等现象。

在目前的基于运动估计、运动补偿的帧率提升实现方法中，都是以16*16块或8*8块为单位，对每个块依次执行运动估计、运动补偿、内插等操作，执行完得到一个内插块，再开始下一个块的操作。按照这种顺序，处理完一帧图像。但这种方法仅适用于CIF和QCIF等低分辨率视频，若需要实时处理标清720p甚至高清1080p的视频，其处理速度会远远跟不上显示速度。另外，运动估计的准确性将直接影响运动补偿和内插的结果，如果估计不够迅速准确，在块的边缘很容易产生明显的块失真。因此如何迅速准确的找到运动矢量，也是国内外关于帧率提升所研究的热点。

此外，随着高清视频的流行，设计高清视频处理芯片将会变得越来越复杂。如何能减少不断增加的存储容量，如何减少芯片的资源开销，如何在更短的时间内用更少的能源消耗做更多的事情，都是芯片设计中不得不考虑的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明目的是提供一种用于高清视频序列帧率提升的处理方法，能够迅速准确的找到运动矢量，以一种更有效的流水线块排列方式实现高清视频序列的实时处理。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明将一帧图像按块组为单位进行划分，块处理方法包括三级流水：运动估计、矢量细化、平滑和内插，三级流水并行执行，每级流水以块组为单位进行处理。

当前的块组做运动估计时，上一块组做矢量细化，再上一块组做平滑和内插，当三个块组都完成当前操作，流水线推向下一级。

每一帧图像的处理顺序包括两种块组处理顺序，从图像的左上角到右下角，或从图像的左下角到右上角，两种块组处理顺序可以以任意组合形式出现在整个视频序列中。

块组内包含整数个块，当图像分辨率不同时，块组内包含块的个数不同，当图像的宽度或高度不能整除所述块组的宽度和高度时，边界处不全的部分用一个完整的块组补全，并且块组以块为单位进行处理，块的大小随着图像分辨率的不同而不同，当一个块组内所有块都处理完成，开始下一个块组的处理。

对于三级流水块组，每个块组都以同样的块处理顺序处理，并且每个块的处理都保持同步。

对于高清视频序列，当块组处理顺序为从图像左上到右下，则块在块组中处理顺序也是从左上到右下；当块组处理顺序为从图像左下到右上，则块在所述块组中处理顺序也是从左下到右上。

对于非高清视频序列，将块组分成多个小块组，当块组处理顺序为从图像左上到右下，则按照从左上到右下的顺序处理块组内的小块组，对每个小块组内的块也按照从左上到右下的顺序处理；当块组处理顺序为从图像左下到右上，则小块组处理顺序以及小块组内块的处理顺序都是从左下到右上。

当处理方向是从左上到右下时，矢量细化块组位于运动估计块组左上的位置，平滑内插块组位于矢量细化块组左上的位置；当处理方向是从左下到右上时，矢量细化块组位于运动估计块组左下的位置，平滑内插块组位于矢量细化块组左下的位置。

图像处理时以运动估计块组坐标为基准，矢量细化块组、平滑和内插块组的坐标分别在运动估计块组坐标上加偏移，并且处理过程中某些块组或块不在图像内。

从上往下处理时，以运动估计块组位于图像的最左上角端开始，直至平滑和内插块组处理完最右下角端结束；从下往上处理时，以运动估计块组位于图像的最左下角端开始，直至平滑和内插块组处理完最右上角端结束。

给每个块增加三个标志位：运动估计是否启用、矢量细化是否启用、平滑和内插是否启用，当某一块组对应的块不在图像内时，则让块对应的标志位无效，不执行该操作。

当图像宽度不是块宽度的整数倍时，块的对应标志位仍然启用，依然执行对应的操作，对于运动估计和矢量细化，在边界处进行处理，保证所取到的像素数据一定是有效数据；对于平滑和内插，正常内插，在写外存时，只写图像内的数据，将图像外数据舍去。