[发明专利]用于对输入图像序列的先前和后继图像插值的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于对输入图像序列的先前和后继图像插值的方法。此外，本发明涉及信号处理系统、计算机程序产品、计算机可读存储介质和用于对输入图像序列的先前和后继图像插值的信号处理装置。

背景技术

一般需要改善由运动补偿系统产生的插值图像的感知图像质量。典型的运动补偿系统包括两个主架构模块。第一模块是产生运动矢量场的运动估计过程，该运动矢量场描述从在时间上处于不同但通常相邻的点的两个图像中估计的图像部分的局部位移。经估计的运动矢量信息随后被插值过程使用以将那些运动图像部分位移表示待插值图像的中间临时位置的分量(fractional amount)τ。图1描述了包括静止背景对象BG和移动前景对象FG的一维图像的这种情况。从时间n到时间n+1在BG和FG之间的边界的位移由矢量v给出。为了在时间n+τ处对图像适当地插值，需要以因子τ缩放矢量v以找出在BG和FG之间的边界的插值位置。线a表示在时间索引n和n+1处分别在先前和下一图像中的接入位置(access position)，其中在那些位置的图像部分被用在滤波过程中以在点p产生插值图像部分。

然而，如果经估计的运动矢量v处于一些原因不反映对象FG的实际运动，插值过程将不复制在对象BG和FG之间的合适边界。在图2中可视化这种情况，其中运动估计产生错误的矢量v′而不是正确的矢量v。结果在两个对象之间的边界现在包括在接入线b和c之间的过渡区，并且插值过程将基于前景和背景区域的混合。一般，这种合成体(constellation)将产生没有被合适地构建的边界区域并且因此降低了插值结果的感知质量。

运动估计过程失效的原因可以是多方面的。它们涉及运动估计本身的原理或由于实现相关的限制。运动估计过程失效的突出原因是：

当在图像序列中描述的前景对象越过(move over)背景对象时，则被先前对象中的前景遮挡的背景部分将暴露在下一图像中。相反，在先前图像中暴露的背景图像部分可能当前景对象越过那些部分时被前景对象遮挡。大多数运动估计过程仍然试图估计那些遮挡和暴露区域的运动矢量。然而，这是容易出错的，因为用在匹配过程中的信息仅存在于先前或下一图像。

如果匹配过程确定了位移矢量的几个候选，相对于匹配准则它们全部产生同等好的匹配，最后所分配的矢量可以是从候选组中的随机选择。这种情况在均匀图像区域或区域包括重复图样或纹理的情况下发生。

尽管由不完善的运动估计过程招致的问题由于以上给出原因不能被解决，所提出的方法的目的是在插值结果中降低那些影响的可见性，并且因此改善运动补偿的感知质量。所提出的方法的另一目的是用适合于在集成电路中实现的有效途径实现这个结果。换句话说，目的在于提供信号处理装置，该信号处理装置可以在插值结果中降低由不完善的运动估计招致的影响的可见性，并且因此改善运动补偿的感知质量，其中依据所需要的计算时间和存储器将资源保持在最小。

发明内容

为解决这个问题，本发明依据权利要求1提供了用于对输入图像序列的先前和后继图像插值的方法。此外，分别依据权利要求20、21、22和23本发明提供了信号处理系统、计算机程序产品、计算机可读存储介质和信号处理装置。本发明的优选实施例是所限定的从属权利要求。