视频去块滤波算法的研究及其实现

• 作 者: 张智澄
• 机 构: 上海交通大学
• 出 处: 上海交通大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 方块效应 去块滤波 硬件结构 MOVE处理器 实时处理

目前大多数的视频标准例如H.264、MPEG-4、AVS都是采用基于分块的离散余弦变换(BDCT)的压缩编码方式。这是一种将视频图像分成块并独立处理的方法,其最大的缺点就是在比特率不太高的情况下会出现方块效应,因此,在视频系统中去块滤波技术就显得十分重要。去块滤波技术主要分为环路滤波和后处理滤波。H.264和AVS都定义了环路去块滤波算法,可以显著地提高运动估计的质量,但是其并没有太多地考虑到主观视觉效果,因此,即使在编解码系统中包含环路去块滤波器,还是需要在接收端添加后处理去块滤波器以提高最终的主观视觉效果。另一方面,和环路滤波相比,后处理去块滤波更具有广泛性和通用性。本课题的主要研究方向是视频去块滤波算法的研究与实现。首先介绍了方块效应产生的原因、去块滤波器的分类和人类视觉系统。接着介绍了当前主流的环路去块滤波算法和后处理去块滤波算法。然后,根据人类视觉系统的特点,对现有后处理去块滤波算法中的模式、参数以及区域判别方法作了系统的研究及大量的实验,以改善主观视觉效果及降低实现复杂度为目的,对现有算法进行了一定的改进。利用Matlab对滤波结果进行考察,结果表明,本文所提出的改进算法同样具有较好的滤波效果,并且提供了降低设计方案实现成本的理论基础。之后,本文对改进后的算法进行了RTL级硬件实现并使用0.18um TSMC的工艺库进行综合。结果显示,该算法和硬件结构能够在使用较少存储单元的情况下,仍然达到视频实时处理的速度要求。最后,针对硬件加速器在灵活性上的不足,运用MOVE处理器,利用其配置性强和扩展性高的特点,在确保基本达到性能指标的前提下实现了算法的灵活移植。