视频编码中去振铃滤波算法的研究与硬件实现

摘要

视觉是人类感知外界最重要的途径，因此视频技术成为了多媒体技术中很重要的一个分支。由于视频信息的数据量巨大，只有通过视频编码技术对原始视频信息进行压缩，才能进行有效的存储和传输。 为了提高压缩率，视频编码技术中一般会采用有损和无损压缩编码相结合的方式。而有损压缩编码在压缩率较大时会造成图像还原质量的下降，产生振铃效应等误差。随着人们对视频的质量要求越来越高，如何去除这些效应已经成为一个重要的研究方向。而后处理滤波作为改善视频编码图像还原质量的主要方法，因其易实现性和低代价性有着广泛的应用前景。 本文主要研究方向集中于视频编码后处理中去振铃滤波算法的研究和硬件实现。首先就人类视觉系统及其特性和视频编码中的主要误差及误差衡量的主客观标准进行了简介。接着主要讲解了去振铃滤波的原理和现有的去振铃算法及其发展方向。 本文根据人类视觉系统特性及硬件实现的考虑，对已有的去振铃滤波算法进行了改进。在本算法中，首先根据人类视觉系统特性对图像进行边界检测，分辨出哪些区域需要进行滤波，然后根据结果，对图像采取不同的窗滤波方式进行滤波。之后在保证滤波效果的前提下，对算法进行了进一步的改进，化简了原本需要的一些复杂的乘法和除法运算，并缩短了关键路径长度，使得硬件实现所占用的资源更少，速度更快。 最后本文在基于ARM处理器的片上系统（SoC）架构上，对改进的去振铃算法以及相应的系统进行了RTL级的设计实现，使用VCS配合Matlab进行了仿真。同时，采用TSMC0.18标准工艺对RTL代码进行了综合，结果证明该算法及该硬件架构设计合理，可以满足实时处理的要求。