一种视频图像高速缓存处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种视频图像高速缓存处理方法和装置。该方法包括：预处理步骤，对视频图像划分为若干二维像素块，并将视频图像中各个像素点的亮度信息和色度信息分离；地址转换步骤，将二维像素块内各个像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址均转换为第二地址；色度读取步骤，读取色度缓存单元中第二地址对应的色度信息，将二维像素块作为一个像素点进行非精确处理。本发明专利技术充分利用了人眼对于视频图像的亮度和色度敏感程度不同的特点，对视频图像中的色度信息采用非精确处理方法，并把这种方法运用在处理器的高速缓存中，降低高速缓存的缺失率。

【技术实现步骤摘要】
一种视频图像高速缓存处理方法及装置
本专利技术涉及视频图像处理
，具体地说，涉及一种视频图像高速缓存的处理方法及装置。
技术介绍
现有技术中，视频图像被广泛应用于通信、交通、医学、教育等领域，例如视频会议、视频监控和远程教学等。随着视频图像应用领域的不断拓宽，视频处理的数据量也在急剧增加，导致在计算机处理系统中普遍出现“存储墙”问题，即存储器的存取速度远低于处理器的处理速度，这在视频图像处理中更加严重。在计算机工程领域，根据局部性原理而提出的高速缓存(cache)结构是解决“存储墙”问题的主要手段之一，并已被广泛地应用在处理器架构中。高速缓存性能对整个处理器的处理性能有着重要影响，一般采用存储器的平均访问时间来衡量。其计算方法如下：存储器的平均访问时间＝命中时间+缺失率*缺失代价通过上述公式可以看出，高速缓存的性能主要取决于缺失率、命中时间和缺失代价这三个参数。其中，命中时间是指高速缓存命中的时间，缺失代价是指由于访问目标不在缓存中而从存储器中加载数据块所需要的时间。这两个参数在一定的组织结构下是基本上保持一定的量级，而缺失率是一个比较不确定的参数。降低高速缓存的缺失率是优化缓存性能的手段之一。现有技术中对高速缓存的缺失率进行优化的方法及其弊端如下。可以通过增加块容量降低缺失率，但是会增加缺失代价。可以增大高速缓存的大小来降低缺失率，但会导致命中时间较长，并且价格开销和功耗都较大。还可以增加相联度来降低缺失率，但是较大的相联度也会增加命中时间。也可以使用多级高速缓存来降低缺失率，但是会导致增大集成电路的面积，并且使得多级的缓存一致性维护增加。可以看出，上述优化方法均属于通用方法，并非针对视频图像的特性，用于视频图像处理方面得到的优化效果并不明显。基于上述情况，亟需一种能够降低视频图像的高速缓存缺失率的处理方法和装置。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种视频图像高速缓存处理方法，包括以下步骤：预处理步骤，对视频图像划分为若干二维像素块，并将视频图像中各个像素点的亮度信息和色度信息分离；地址转换步骤，将二维像素块内各个像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址转换为第二地址；色度读取步骤，读取色度缓存单元中第二地址对应的色度信息，将二维像素块作为一个像素点进行非精确处理。根据本专利技术的一个实施例，地址转换步骤包括：获取二维像素块内各个像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址；将第一地址中的一个设定为第二地址；将二维像素块内各个像素点的色度信息在主存储单元中的不同于第二地址的第一地址均转换为第二地址。根据本专利技术的一个实施例，色度读取步骤包括：根据第二地址访问色度缓存单元并判断是否命中；若命中，则读取色度缓存单元中第二地址对应的色度信息；否则，将第二地址对应的色度信息从主存储单元加载至色度缓存单元。根据本专利技术的一个实施例，所述将第一地址中的一个设定为第二地址为：将二维像素块内第一行第一列的像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址设定为第二地址。根据本专利技术的一个实施例，所述将二维像素块内各个像素点的色度信息在主存储单元中的不同于第二地址的第一地址均转换为第二地址包括：将二维像素块内第一行第一列的之外的像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址减去相邻行像素点的地址差值，以及/或者减去相邻列像素点的地址差值，得到第二地址。根据本专利技术的一个实施例，还包括亮度读取步骤：将视频图像中各个像素点亮度信息加载至亮度缓存单元，读取亮度缓存单元中的亮度信息。根据本专利技术的另一方面，还提供一种视频图像高速缓存处理装置，包括：预处理单元，用于对视频图像划分为若干二维像素块，并将视频图像中各个像素点的亮度信息和色度信息分离；地址转换单元，将二维像素块内各个像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址均转换为第二地址；色度读取单元，用于读取色度缓存单元中第二地址对应的色度信息，将二维像素块作为一个像素点进行非精确处理。根据本专利技术的一个实施例，所述色度读取单元还用于根据第二地址访问色度缓存单元并判断是否命中；若命中，则读取色度缓存单元中第二地址对应的色度信息；否则，将第二地址对应的色度信息从主存储单元加载至色度缓存单元。根据本专利技术的一个实施例，所述地址转换单元进一步用于：获取二维像素块内各个像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址；将二维像素块内第一行第一列的像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址设定为第二地址；将二维像素块内第一行第一列的之外的像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址减去相邻行像素点的地址差值，以及/或者减去相邻列像素点的地址差值，得到所述第二地址。根据本专利技术的一个实施例，还包括亮度读取单元，用于将视频图像中各个像素点亮度信息加载至亮度缓存单元，读取亮度缓存单元中的亮度信息。本专利技术的有益效果在于，充分利用了人眼对于视频图像的亮度和色度敏感程度不同的特点，对视频图像中的色度信息采用非精确处理方法，并把这种方法运用在处理器的高速缓存中，降低高速缓存的缺失率，提高处理器整体性能。本专利技术针对视频图像的高速缓存，提出一种简单、高效的降低高速缓存缺失率的方法和装置。可以使色度信息的缓存缺失率降低，且对视频图像主要和客观质量基本无影响。本方法简单高效，能高效集成到视频图像处理系统中，特别是可应用到针对视频图像处理的混合cache架构中。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要的附图做简单的介绍：图1是根据本专利技术实施例的视频图像高速缓存处理方法的步骤流程图；图2是根据本专利技术实施例的对视频图像划分为二维像素块的示例图；图3是根据本专利技术实施例的视频图像高速缓存处理装置的结构示意图；图4是根据本专利技术实施例的混合片上缓存的结构示意图；图5a是根据本专利技术实施例的原视频图像；图5b是根据本专利技术实施例的方法进行非精确处理之后的视频图像；图6a是根据本专利技术实施例的H.264编解码原图像；图6b是根据本专利技术实施例的方法进行非精确处理之后的H.264编解码原图像；图7是H.264编解码原图像与非精确处理H.264编解码后图像的PSNR对比图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本专利技术作进一步地详细说明。视频图像处理系统因视频图像的特点而可以采用非精确处理方法。具体的，可以把视频图像数据分为两个部分：对图像质量影响较大的显著比特(bit)和对图像质量影响较小的非显著比特。对非显著比特的适当的近似处理对图像视频的质量影响甚小，而图像的色度就属于非显著比特部分。而且图像视频的相邻像素点的信息有一定的相似性，95％的相邻像素色度信息差值小于5。基于这样的事实，本专利技术通过视频图像cache中对色度的非精确处理来降低视频图像高速缓存(cache)的缺失率。实施例一图1为本实施例的视频图像高速缓存处理方法的步骤流程图。以下结合图1做详细说明。步骤S101为预处理步骤，对视频图像划分为若干二维像素块，并将视频图像中各个像素点的亮度信息和色度信息分离。由于人眼对视频图像中的亮度敏感，而对色度部分不敏感，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频图像高速缓存处理方法，其特征在于，包括以下步骤：预处理步骤，对视频图像划分为若干二维像素块，并将视频图像中各个像素点的亮度信息和色度信息分离；地址转换步骤，将二维像素块内各个像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址转换为第二地址；色度读取步骤，读取色度缓存单元中第二地址对应的色度信息，将二维像素块作为一个像素点进行非精确处理。

【技术特征摘要】
1.一种视频图像高速缓存处理方法，其特征在于，包括以下步骤：预处理步骤，对视频图像划分为若干二维像素块，并将视频图像中各个像素点的亮度信息和色度信息分离；地址转换步骤，将二维像素块内各个像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址转换为第二地址；色度读取步骤，读取色度缓存单元中第二地址对应的色度信息，将二维像素块作为一个像素点进行非精确处理；亮度读取步骤，将视频图像中各个像素点亮度信息加载至亮度缓存单元，读取亮度缓存单元中的亮度信息；其中，地址转换步骤包括：获取二维像素块内各个像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址；将第一地址中的一个设定为第二地址；将二维像素块内各个像素点的色度信息在主存储单元中的不同于第二地址的第一地址均转换为第二地址。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，色度读取步骤包括：根据第二地址访问色度缓存单元并判断是否命中；若命中，则读取色度缓存单元中第二地址对应的色度信息；否则，将第二地址对应的色度信息从主存储单元加载至色度缓存单元。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将第一地址中的一个设定为第二地址为：将二维像素块内第一行第一列的像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址设定为第二地址。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将二维像素块内各个像素点的色度信息在主存储单元中的不同于第二地址的第一地址均转换为第二地址包括：将二维像素块内第一行第一列之外的像素点的色度信息在主存储单元中的第一地址减去相邻行像素点的地址差值，以及/或者减去相...

【专利技术属性】
技术研发人员：周妮，乔飞，江树浩，杨华中，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11