[发明专利]一种适用于HEVC标准的去方块滤波器的四级流水滤波方法

摘要

本发明属于高清数字视频压缩编解码技术领域，具体为一种适用于HEVC标准的去方块滤波器的四级流水滤波方法。设原始视频流里，每幅图像包括一个亮度分量Y，每个亮度分量对应两个色度分量Cb、Cr；在去方块滤波器模块中，对Y，Cb和Cr都行滤波处理，每次处理的最小基本单元为一个4x4像素点块的边；本发明对于亮度分量Y，及两个色度分量Cb、Cr按四级流水方式对4x4像素点块的边进行滤波处理。本发明可以有效地减小处理时间，提高性芯片的最高工作频率和芯片处理能力，从而高效的实现高清视频的实时编码。

主权项

一种适用于HEVC标准的去方块滤波器的四级流水滤波方法，设原始视频流里，每幅图像包括一个亮度分量，记为Y，每个亮度分量对应两个色度分量，分别记为Cb、Cr；在去方块滤波器模块中，对Y、Cb和Cr都进行滤波处理，每次处理的最小基本单元为一个4x4像素点块的边，设P块和Q块是该边两侧相邻的4x4像素点块，若当前边为垂直边，P块和Q块分别为该边左边和右边相邻的4x4像素点块，若当前边为水平边，P块和Q块分别为该边上面和下面相邻的4x4像素点块；设：左侧方阵为4x4的P块中16个相应位置像素点的值；右侧方阵为4x4的Q块中16个相应位置像素点的值；两个方阵中，第一行的8个像素点为第一组，第二行的8个像素点为第二组，第三行的8个像素点为第三组，第四行的8个像素点为第四组；其特征在于具体步骤如下：(1)第一级给存储器发信号，读取相应4x4块边的P块和Q块的像素点数据，同时计算当前4x4像素点块边的滤波强度BS值，BS由表1判断得到；表1 BS值的取法由式(1)，(2)计算当前处理的4x4像素点块边的阈值β和阈值tc值；其中，Bitdepth是指该图像每个像素点的比特数，对于一个图像来说，为一常数；β′，tc′由Qp为输入查表2得到，Qp为一输入量；β＝β'×(1＜＜(Bitdepth‑8))  (1)tc＝tc'×(1＜＜(Bitdepth‑8))  (2)表2 β′和tc′的查表Qp0123456789101112131415161718β′0000000000000000678tc′0000000000000000001Qp19202122232425262728293031323334353637β′9101112131415161718202224262830323436tc′1111111122223333444Qp38394041424344454647484950515253   β′3840424446485052545658606264‑‑   tc′5566789101113141618202224   (2)第二级计算当前处理的4x4像素点块边的滤波判决值dE，p点判决值dEp，q点判决值dEq，滤波判决条件值CON，弱滤波判决条件值CON_W，亮度阈值Δ，色度阈值ΔC的值：①计算dE值，若式(3)成立，则dE为1，否则为0，其中dp0，dp3，dq0，dq3由式(4)，(5)，(6)，(7)得到：dp0+dp3+dq0+dq3＜β  (3)dp0＝|p2,0‑2p1,0+p0,0|  (4)dp3＝|p2,3‑2p1,3+p0,3|  (5)dq0＝|q2,0‑2q1,0+q0,0|  (6)dq3＝|q2,3‑2q1,3+q0,3|  (7)②计算dEp，dEq的值，若式(8)成立，则dEp为1，否则为0；若式(9)成立，则dEq为1，否则为0；dp0+dp3＜(β+(β＞＞1))＞＞3  (8)dq0+dq3＜(β+(β＞＞1))＞＞3  (9)③计算CON的值，若式(10)，(11)，(12)同时成立，则CON的值为1，否则为0；dp0+dq0＜β/8,dp3+dq3＜β/8  (10)|p3,0‑p0,0|+|q0,0‑q3,0|＜β/8,|p3,3‑p0,3|+|q0,3‑q3,3|＜β/8  (11)|p0,0‑q0,0|＜2.5tc,|p0,3‑q0,3|＜2.5tc  (12)④计算CON_W和Δ的值，若式(13)成立，则CON_W的值为1，否则为0；其中，Δ为式(14)所示；|Δ|＜10×tc  (13)Δ＝(9×(q0,0‑p0,0)‑3×(q1,0‑p1,0)+4)＞＞4  (14)⑤计算ΔC的值，可由式(15)得到；其中，Clip3运算代表若括号中第三个值小于第一个值，则表达式的值等于第一个值，若括号中第三个值大于第二个值，则表达式的值等于第二个值，否则表达式的值等于第三个值；ΔC＝Clip3(‑tc,tc,((((q0,0‑p0,0+1)＜＜2+p1,0+q1,0+4)＞＞3)))  (15)(3)第三级对P块和Q块相应的数据，根据前级得到的数据进行滤波处理；具体如下：①若当前处理的是Y分量的4x4像素点块边，按如下步骤处理：I.如果当前4x4像素点块边的BS值为0，或者dE等于0，则P块和Q块的像素点值不做处理，保持原值，否则进行步骤II和III；II.如果当前4x4像素点块边的CON值为1，则对P和Q块进行强滤波，对于第1组8个像素点进行处理方法为：用p0，q0，p1，q1，p2，q2的值替换原来p0,0，q0,0，p1,0，q1,0，p2,0，q2,0的值，p0，q0，p1，q1，p2，q2的值由式(16)，(17)，(18)，(19)，(20)，(21)得到：p0＝(p2,0+2p1,0+2p0,0+2q0,0+q1,0+4)＞＞3  (16)q0＝(p1,0+2p0,0+2q0,0+2q1,0+q2,0+4)＞＞3  (17)p1＝(p2,0+p1,0+p0,0+q0,0+2)＞＞2  (18)q1＝(p0,0+q0,0+q1,0+q2,0+2)＞＞2  (19)p2＝(2p3,0+3p2,0+p1,0+p0,0+q0,0+4)＞＞3  (20)q2＝(p0,0+q0,0+q1,0+3q2,0+2q3,0+4)＞＞3  (21)P块和Q块的第2,3,4组的8个像素点的强滤波处理方法与此类似；III.如果当前4x4像素点块边的CON值为0，同时CON_W的值为1，则对P块和Q块进行弱滤波，否则P块和Q块的像素点值不做处理；对于第1组8个像素点进行处理方法为：用p0，q0的值替换原来p0,0，q0,0的值，p0，q0的值由式(22)，(23)得到，Clip1运算代表若表达式中的值小于0，则该值等于0，若大于255，则等于255，否则等于原值；中间量Δ1由式(24)得到：p0＝Clip1(p0,0+Δ1)  (22)q0＝Clip1(q0,0+Δ1)  (23)Δ1＝Clip3(‑tc,tc,Δ)  (24)如果dEp为1，则用p1的值替换原来p1,0的值，p1的值由式(26)得到，其中，中间量Δp由式(27)获得：p1＝Clip1(p1,0+Δp)  (26)Δp＝Clip3(‑(tc＞＞1),tc＞＞1,(((p2,0+p0,0+1)＞＞1‑p1,0+Δ)＞＞1))  (27)如果dEq为1，则用q1的值替换原来q1,0的值，q1的值由式(28)得到，其中，中间量Δq由式(29)获得：q1＝Clip1(q1,0+Δq)  (28)Δq＝Clip3(‑(tc＞＞1),tc＞＞1,(((q2,0+q0,0+1)＞＞1‑q1,0+Δ)＞＞1))  (29)P块和Q块的第2,3,4组的8个像素点的弱滤波处理方法与此类似；②若当前处理的是Cb或Cr分量的4x4像素点块边，按如下步骤处理：若当前4x4像素点块边的BS值等于2，则对P块和Q块进行色度滤波，否则P块和Q块的像素点值不做处理，保持原值；对于第1组8个像素点的处理方法为：用p0，q0的值替换原来p0,0，q0,0的值；p0，q0的值由式(30)，(31)得到：p0＝Clip1(p0,0+ΔC)  (30)q0＝Clip1(q0,0+ΔC)  (31)P块和Q块的第2,3,4组的8个像素点的处理方法与此类似；(4)第四级按输入要求将进行滤波处理好的P块和Q块写回相应的存储器。