專利名稱：一種圖像色度1/4插值方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像色度插值的方法和裝置，尤其是指一種圖像 色度1/4插值方法及其裝置。
背景技術：
RealVideo(ra、 ram)格式一開始就定《立在^L頻流應用方面的，是 視頻流技術的始創(chuàng)者。RealVideo9是指rmvb (real9.0) 。 rmvb中的 vb是指variable bit(即動態(tài)碼率)，為Rea I Networks公司新的編碼 格式。其圖象質量和MPEG2、 DIVX相比雖差很多，但在碼率較低的圖 像領域卻得到廣泛的應用。RealVideo 9中，色度預測采用1/4像素的精度。相對整像素或1/2 像素預測，1/4像素能夠提供更好壓縮比。在四個整像素之間，如圖1所 示，有16個點可能用來做1/4插值，其中包括左上角的整像素點(O，O)。 RealVideo 9中，色度的1/4插值計算和亞像素位置直接相關，便于PG 串行實現(xiàn)。隨著攝像類產(chǎn)品和MP4類移動多媒體的發(fā)展，基于RealVideo 9 的色度1/4插值的硬件實現(xiàn)有迫切的現(xiàn)實需要。但RealVideo 9的色 度1/4插值是通過預測整像素或1/2像素，用軟件實現(xiàn)的；而對所有的 1/4像素沒有統(tǒng)一的描述及處理，就不能對RealVideo 9的色度1/4插 值進行硬件實現(xiàn)。這就需要對1/4像素進行統(tǒng)一的描述及處理，并通 過硬件加以實現(xiàn)。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于，當例如RealVideo 9的色度V4插值時對所有 1/4像素點進行統(tǒng)一的處理以及硬件實現(xiàn)，提供了一種圖像色度1/4插 值方法及其裝置。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種圖像色度1/4插值方法，包括 以下步驟輸入dx和dy，分別生成四個加權系數(shù)(S-dx)氺(S-dy) 、dx氺(S-dy)、 (S-dx)*dy、 dx*dy;其中dx和dy分別是一個4x4圖像宏塊內色度1/4插值點到所述圖像宏塊的邊界距離，S是邊界間距離，圖像宏塊包括四個整像素點；輸入四個整像素點的色度值A、 B、 C、 D，結合加權系數(shù)分別計算加 權色度值(S-dx)*(S-dy)*A、 dx*(S-dy)*B、 (S—dx)*dy*C、 dx*dy*D;把加權色度值和與插值點相關的一個常數(shù)進行相加，所述常數(shù)的 選值取決于所述色度1/4插值點的位置。優(yōu)選地，對相加的總和進行歸一化處理，得到所述1/4插值點色度值。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種圖像色度1/4插值裝置，所述 插值裝置包括加權系數(shù)生成單元，包括多路選擇器和乘法器，多路選擇器對dx 和dy以及S-dx和S-dy進行選通，并由乘法器生成加權系數(shù)；其中dx 和dy分別是一個4x4圖像宏塊內色度1/4插值點到所述圖像宏塊的邊 界距離，S是邊界間距離，圖像宏塊包括四個整像素點；加權色度生成單元，包括乘法器，把加權系數(shù)生成單元生成的加 權系數(shù)分別與相應的一個上述整像素點的色度^f直由乘法器相乘，得到 加權色度值；常數(shù)整合處理單元，包括多路選擇器和加法器，從預存的常數(shù)數(shù) 值集合中由多路選擇器選擇與插值點相關的常數(shù)，結合加權色度生成 單元生成的加權色度值，通過加法器的級聯(lián)組合處理，得到加入常數(shù) 的力口纟又總-口；控制邏輯單元，對上述多路選擇器、乘法器及加法器進行邏輯控 制，實現(xiàn)各單元之間的信號耦合以及選擇信號輸出。根據(jù)本發(fā)明給出了一種圖像色度1/4插值方法及其裝置，為圖像 色度1/4插值的統(tǒng)一處理以及硬件實現(xiàn)，提供了一種全新的色度1/4 插值方法和裝置。


下面將參照附圖對本發(fā)明的具體實施方案進行更詳細的說明，其中圖1是本發(fā)明色度1/4插值像素點的位置關系圖；圖2是本發(fā)明色度1/4插值的統(tǒng)一描述的概念示意圖；圖3是本發(fā)明色度1/4插值實施例1的裝置結構圖；以及圖4是本發(fā)明色度1/4插值實施例2的裝置結構圖。
具體實施方式
為了實現(xiàn)圖像色度1/4插值的統(tǒng)一處理以及硬件實現(xiàn)，本發(fā)明提 供了一種圖像色度1/4插值方法及其裝置。接下來將以RealVideo 9 的色度1/4插值的統(tǒng)一處理和硬件實現(xiàn)為例，具體說明該方法及其裝 置。圖1示出色度1/4插值像素點的位置關系圖。如圖1所示，在一 個4x4的圖像宏塊內，有16個1/4插值點。方塊表示整像素點，三角 形表示1/4像素點。四個方塊(O，O) (0，1) (1,0) (1，1)分別表示四 個整像素點，四個整像素點色度值在表述中表示為p。， 。 p。. ， P1, 。 P1,,， 也可簡要的表示為A、 B、 C、 D四個il。接下來，了解RealVideo9的色度1/4插值的描述及處理方法，每個 點的插值公式如下表所示cdx, cdy 0,01/4'插值點公式 fo, o = Po, 00,1(3po'o + Pi,o + 2) >> 20,2(Po,o + Pi,o十0) >> 10,3(Po,o +2) >> 21,0(3p。'o + Po, i + 1) >> 21,1(9p0, o + 3p0, i + 3p丄'o + Pi, i + 7) >> 41,2(3p0, o + Po, i + 3p丄，o + Pi, i + 4) >> 31,3(3p0, o + Po, i + 9pi, o + 3p丄，i + 7) >> 42,0(Po,o + Po, i + 1) >> 12,1(3p0, o + 3p0, i+ Pi, o + Pi, i + 4) >> 32,2(Po, o + Po, i + Pi, o + Pi, i + 1)》22,3(Po, o + Po, i + 3p丄，o + 3pi, — 4) >> 33,0(Po,o + 3p0, i + 1) >> 23,1(3p0, o + 9p0,丄+ p丄，o + 3pl i + 7) >> 43,2(p0, o + 3p0, i + Pi, o + 3pi, i + 4) >> 33,3(Po, o + Po, i + Pi, o + Pi, i + 1) > > 2從表中可以看出，除了 (2，2)與(3，3)點的插值公式相同外，其余都是 不同的。經(jīng)過仔細的分析，可以得到一個統(tǒng)一的公式描述，便于硬件進行 實現(xiàn)。圖2示出色度1/4插值的統(tǒng)一描述的概念示意圖。如圖2所示，A、 B、 C、 D為某色度1/4插值點相關的四個整像素點色度值，其為8比特無符號數(shù)。dx和dy為該色度1/4插值點到圖像宏塊左邊界和上邊界 的距離，其為3比特無符號數(shù)?？梢詫⑶拔牡?/4插值點公式重新表述如下;cdx, cd.y. 0,04. 4 .、 統(tǒng)一表述后的1/4裙ti公式 -::"-((4-0)*(4-0)*p0,0 + 0氺(4-0"ptu +(4-0)*0* p。j + 0*0*p14 + 0)>>40,1((4_0)*(4-l)*p0,0 + 0水(4-l"p。4+(4_0)*1* ptu + 0屮Pw + 8)>>40,2((4-0)*(4-2)*p0,0 + 0木(4-2"Po4+(4-0)*2* p。,i + 0氺2氺Pw + 0)>>40,3((4-0)*(4-3)*p0,0 + 0求(4-3"poj +(4-0)*3* p。j + 0*0*p14 + 0)>>41,0((4-1)*(4-0)*p0,0 + l木(4-0"Po4+(4-1)*0* ptu + l，Pw + 0)>>41,1((4-1)*(4-l)*p0,0 + l*(4-l)*p04+(4-1)*0* p04 + l屮Pi,丄+ 7)>>41,2((4-l)*(4_2)*p0,0 + 1*(4_2)*卩04+(4_1)*2* Pcu + l*2*p14 + 8)>>41,3((4_1)*(4-3)*p0,0 + l氺(4-3"po,i +(4-1)*3* Pt^ + l氺3木Pw + 7)>>42,0((4-2)*(4-0)*p0,0 + 2*(4-O"ptu+(4-2)*0* p。4 + 2，p^ + 8)>>42,1((4-2)*(4-l)*p0,0 + 2*(4-l"p。,丄+(4-2)*1* p04 + 2屮Pw + 8)>>42,2((4-2)*(4-2)*p0,0 + 2，-2"po4 +(4-2)*2* p。j + 2*2*p14 + 4)>>42,3((4-2)*(4_3)*p0,0 + 2氺(4-3"Po4+(4_2)*3* Po,丄+ 2木3氺Pw + 8)>>43,0((4_3)*(4-0)*p0,0 + 3*(4-O"Pn+(4-3)*0* p丄,o + 3，Pw + 4)>>43,1((4-3)*(4-l)*p0,0 + 3"4-l"po,]:+(4-3)*1* p丄,。+ 3*l*plfl + 7)>>43,2((4-3)*(4-2)*p0,0 + 3*(4-2"Pn +(4-3)*2* pj,。 + 3*2*p14 + 8)>>43,3采用(2,2)點方式插值仔細觀察這些公式與依據(jù)dx和dy之間的關系，描述公式統(tǒng)一如下 predPar讓XG， [dx， dy] = ((4 - dx) * (4 - dy) *A+dx* (4 - dy) *B + (4 一 dx)氺dy氺G+dx氺dy氺D+Gonstant)〉〉4其中，常數(shù)Gon，卞，nt選擇如下悉^斤—f,rcdx, cdyc 一.(o,o)(0,2)(1,1),(1,3),(3,1)(1,0),(2,2),(3,0),(3,3)(0,1),(0,3),(1,2),(2,0),(2,1),(2,3),(3,2)C。nstant4圖3示出本發(fā)明色度1/4插值實施例1的裝置結構圖。如圖3所 示，該裝置包括加權系數(shù)生成單元、加權色度生成單元、常數(shù)整合 處理單元、歸一化單元以及控制邏輯單元。其中，加權系數(shù)生成單元包括多路選擇器圖X、乘法器和/或寄存 器，多路選擇器MUX對已知色度1/4插值點的dx和dy以及4-dx和4-dy 進行選通，并由乘法器生成加權系數(shù)(4-dx:C4-dy) 、 dx*(4-dy)、 (4一dx)氺dy、 dx氺dy;加權色度生成單元包括乘法器和寄存器，把加權系數(shù)生成單元生成的加權系數(shù)(4-dx)氺(4-dy) 、 dx* (4-dy) 、 (4_dx)*dy、 dx*dy分別對 應與輸入四個整像素點的色度值A、 B、 C、 D由乘法器相乘，生成的加 權色度(4-dx)氺(4-dy)氺A、 dx*(4-dy)*B、 (4-dx)*dy*G、 dx*dy*D送入寄存器；常數(shù)整合處理單元，包括多路選擇器MUX和加法器，把預存的常 數(shù)constant數(shù)值集合由多路選擇器MUX選擇其一，結合加權色度生成 單元生成的加權色度(4-dx)氺(4-dy)木A、 dx*(4-dy)*B、 (4-dx)*dy*C、 dx*dy*D，通過加法器的級聯(lián)組合處理，得到加入常數(shù)constant的加 權色度總和；歸一化單元，即移位寄存器，把常數(shù)整合處理單元得到的加入常 數(shù)constant的加權色度總和進行移位處理，最終得到色度1/4插值點；控制邏輯單元對若干多路選擇器、寄存器、乘法器及加法器進行 邏輯控制，實現(xiàn)各單元之間的信號耦合以及選擇信號輸出。在該實施例中，加權系數(shù)生成單元由兩個多路選擇器對四個寄存 器中的dx和dy以及4-dx和4-dy進行選通，兩兩送入乘法器進行運 算，得到加權系數(shù)(4-dx)氺(4-dy) 、 dx* (4-dy) 、 (4-dx)*dy、 dx*dy， 并把運算結果保存到四個寄存器中。加權色度生成單元由四個乘法器和8個寄存器組成，把加權系數(shù) 生成單元的四個寄存器中的加權系數(shù)(4-dx) * (4-dy) 、 dx* (4-dy)、 (4-dx)*dy、 dx*dy，結合存放于另四個寄存器中的四個整像素點的色 度值A、 B、 G、 D，對應送入相應的乘法器進行運算，并把運算結果送 入Weight—A、 Weight—B、 Weight—G、 Weight—D四個寄存器中。常數(shù)整合處理單元由一個多路選擇器MUX和四個加法器組成，把 預存的常數(shù)(constant)數(shù)值集合由多路選擇器MUX選擇其一，結合 加權色度生成單元中的Weight—A、 Weight—B、 Weight_G、 Weight—D寄 存器存儲的加權色度，兩兩相加，求出總和。然后由歸一化單元，把常數(shù)整合處理單元得到的加入常數(shù)的加權 色度總和進行歸一化處理，以得到所述1/4插值點色度值整個過程都由控制邏輯單元實現(xiàn)該裝置的邏輯控制，對若干多路 選擇器、寄存器、乘法器及加法器進行控制，實現(xiàn)各單元之間的信號耦 合以及選擇信號輸出。接下來，以其中的一個點(3， 1)來說明該方法及裝置的工作過程。 對于(3，1)來說，其到圖像宏塊邊界的距離分別為3和1，故dx、 dy、4-dx、 4-dy對應的值分別為3、 1、 1、 3;由上面兩個多路選擇器對3、 1、 1、 3進行ciC;選通，兩兩送入乘法器進行運算，得到加權系數(shù) (4一dx) * (4—dy) 、 dx氺(4一dy)、 (4一dx)氺dy、 dx*dy，即3、 9、 1、 3并才巴 運算結果保存到四個寄存器中；然后結合存放于另四個寄存器中的四 個整像素點色度值A、 B、 C、 D，即(O，O) (0,1) (1，0) (1,1)，對應送 入四個相應的乘法器進行運算，得到(4-dx)*(4-dy)*A、 dx*(4-dy)*B、 (4-dx)*dy*G、 dx*dy*D對應的值3A、 9B、 G、 3D，并把運算結果送入 Weight_A、 Weight—B、 Weight—G、 Weight—D四個寄存器中；再由一個 多路選擇器圖X，把預存的常數(shù)constant數(shù)值集合由多路選擇器MUX 選擇其一，對于(3，1)來說，即常數(shù)constant值為4，結合加權色度生 成單元中生成并在寄存器存儲的加權色度3A、 9B、 C、 3D由四個加法 器進行兩兩相加，求出總和即3A+9B+C+3D+4;然后由歸 一 化單元即移 位寄存器對得到的結果右移四位，即得到(3， 1)插值點的色度值。以上 各單元之間的信號耦合以及選擇信號輸出均由控制邏輯單元進行實 現(xiàn)。圖4示出本發(fā)明色度1/4插值實施例2的裝置結構圖。如圖4所 示，同時結合圖3可知，通過加權系數(shù)生成單元多選用一個多路選擇器 MUX， p。，。的加權色度的生成就可以在最上面的乘法器中進行，也即加權 色度生成單元復用了加權系數(shù)生成單元的乘法器。這樣一來就節(jié)省了 一個乘法器，同時各元器件所屬單元并不唯一，以在不同步驟實現(xiàn)的功 能為準。在圖4的實施情況下，具體地，最上面的乘法器既屬于加權系 數(shù)生成單元，又歸屬于加權色度生成單元；也即在加;^又系數(shù)生成步驟， 屬于加權系數(shù)生成單元，而在加權色度生成步驟，又屬于加權色度生 成單元。其他的元器件的功能劃分，和該乘法器的情況均相似。^中，^旨四拍，3于dx詳口 4一dx， dy《口 4一dy iiffC;Ci4if，兩兩纟圣it 加權系數(shù)生成單元的乘法器相乘，把所得的加權系數(shù)分別送入四個寄 存器。在第五拍，四個整像素點色度值A、 B、 C、 D并行輸入，其中，A 以及由寄存器經(jīng)連接旁路返回的加權系數(shù)，經(jīng)過多路選擇器選通后，復 用加權系數(shù)生成單元的乘法器，和其他三個乘法器并行運算，得到加權 色度值。然后在接下來的三拍中，各加權色度值和由多路選擇器自預存 的常數(shù)集合中選通的一個值，通過四個加法器完成求和的運算。還可看到其加法器的運算過程也略有變化，這種結構上的變化并 不影響運算的結果，只是控制邏輯電路相應略作變化即可。圖4與圖3相比，容易知道，本發(fā)明方案還有很多變體，各單元的 功能劃分有清晰的，也有交叉的，因而各單元的劃分應該以各元器件在不同步驟或節(jié)拍的工作及功能實現(xiàn)為準。以上對本發(fā)明的具體描述旨在說明具體實施方案的實現(xiàn)方式，不 能理解為是對本發(fā)明的限制。本領域普通技術人員在本發(fā)明的教導下 可以在詳述的實施方案的基礎上做出各種變體，這些變體均應包含在 本發(fā)明的構思之內。本發(fā)明所要求保護的范圍僅由所述的權利要求書 進行限制。
權利要求
1.一種圖像色度1/4插值方法，其特征在于，包括以下步驟輸入dx和dy，分別生成四個加權系數(shù)(S-dx)*(S-dy)、dx*(S-dy)、(S-dx)*dy、dx*dy；其中dx和dy分別是一個4x4圖像宏塊內色度1/4插值點到所述圖像宏塊的邊界距離，S是邊界間距離，圖像宏塊包括四個整像素點；輸入四個整像素點的色度值A、B、C、D，結合加權系數(shù)分別計算加權色度值(S-dx)*(S-dy)*A、dx*(S-dy)*B、(S-dx)*dy*C、dx*dy*D；把加權色度值和與插值點相關的一個常數(shù)進行相加，所述常數(shù)的選值取決于所述色度1/4插值點的位置。
2.如權利要求1所述的圖像色度1/4插值方法，其特征在于還包 括以下步驟對所述相加的總和進行歸一化處理，得到所述1/4插值點色度值。
3. 如權利要求2所述的圖像色度1/4插值方法，其特征在于S等 于4，歸一化處理包括將相加的總和右移四位。
4. 如權利要求1至3任一項所述的圖像色度1/4插值方法，其特 征在于，所述插值方法基于RealVideo 9的色度1/4插值標準，所述常 數(shù)由色度1/4插值點的位置所決定，即其取值范圍為{0， 4， 7， 8}。
5. —種圖像色度1/4插值裝置，其特征在于，所述插值裝置包括加權系數(shù)生成單元，包括多路選擇器和乘法器，多路選擇器對dx 和dy以及S-dx和S-dy進行選通，并由乘法器生成加^1系數(shù)；其中dx 和dy分別是一個4x4圖像宏塊內色度1/4插值點到所述圖像宏塊的邊 界距離，S是邊界間距離，圖像宏塊包括四個整像素點；加權色度生成單元，包括乘法器，把加權系數(shù)生成單元生成的加 權系數(shù)分別與相應的一個上述整像素點的色度值由乘法器相乘，得到 加權色度值；常數(shù)整合處理單元，包括多路選擇器和加法器，從預存的常數(shù)數(shù) 值集合中由多路選擇器選擇與插值點相關的常數(shù)，結合加權色度生成 單元生成的加權色度值，通過加法器的級聯(lián)組合處理，得到加入常數(shù) 的力口權總和；控制邏輯單元，對上述多路選擇器、乘法器及加法器進行邏輯控 制，實現(xiàn)各單元之間的信號耦合以及選擇信號輸出。
6. 如權利要求5所述的圖像色度1/4插值裝置，其特征在于還包括歸一化單元，把常數(shù)整合處理單元得到的加入常數(shù)的加權色度總和進行歸一化處理，以得到所述1/4插值點色度值。
7. 如權利要求6所述的圖像色度1/4插值裝置，其特征在于所述 歸一化處理是移位處理。
8. 如權利要求5或7任一項所述的圖像色度1/4插值裝置，其特 征在于加權系數(shù)生成單元所生成的加權系數(shù)分別為(S-dx) * (S-dy)、 dx*(S-dy)、 (S-dx)*dy、 dx*dy;加權色度生成單元所生成的加權色度 值為分別(S-dx)*(S-dy)*A、 dx*(S-dy)*B、 (S-dx)*dy*C、 dx*dy*D。
9. 如權利要求5所述的圖像色度1/4插值裝置，其特征在于包括 寄存器，存儲生成的加權系數(shù)和/或加權色度值。
10. 如權利要求9所述的圖像色度1/4插值裝置，其特征在于所 述加權系數(shù)生成單元的乘法器輸出的與至少一個上述整像素點有關的 加權系數(shù)經(jīng)寄存器輸入所述加權系數(shù)生成單元的多路選擇器，所述加 權系數(shù)生成單元的多路選擇器對所述至少一個整像素點的色度值和所 述與至少一個上述整像素點有關的加權系數(shù)進行選通，使得所述加權系數(shù)生成單元的乘法器對其進行乘法運算得到該至少一個整像素點的 加權色度值；所述圖像色度1/4插值裝置還包括旁路裝置，使前述至 少一個整像素點的加權色度值直接輸入常數(shù)整合處理單元，而不經(jīng)過 加權色度生成單元。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種圖像色度1/4插值方法及其裝置，解決了RealVideo 9下色度1/4像素點的統(tǒng)一處理以及通過硬件實現(xiàn)該處理過程。該色度1/4插值方法，其特征在于，所有1/4像素點插值點都可以由統(tǒng)一的描述公式predPartLXC’[dx，dy]＝((4-dx)*(4-dy)*A+dx*(4-dy)*B+(4-dx)*dy*C+dx*dy*D+Constant)＞＞4來描述處理并實現(xiàn)。本色度1/4插值方法及其裝置具有統(tǒng)一處理功能和快速實現(xiàn)1/4插值點的功能，在數(shù)碼產(chǎn)品領域具有廣泛的產(chǎn)品實現(xiàn)優(yōu)勢。
文檔編號H04N11/04GK101325719SQ20081011736
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月30日 優(yōu)先權日2008年7月30日
發(fā)明者馬鳳翔 申請人:北京中星微電子有限公司