[发明专利]基于运动目标的反交错方法

说明书

技术领域

本发明属于图像/视频处理领域，涉及电视图像增强和视频格式转换，应用于视频压缩编码，滤波，计算机视觉，图像恢复的处理。

背景技术

目前，隔行扫描标准还广泛地应用于电视系统，它是压缩电视信号带宽的简便方法。但是在高分辨率显示器上，这种隔行扫描方式存在着行闪烁、行爬行、边缘羽化或交错等缺点，并且在视频产业由模拟向数字转化的过程中，越来越多的视频设备已从模拟转为数字。现在的模拟电视标准是基于隔行扫描的，而一些数字设备，如图像打印机、计算机、等离子显示器等，需要逐行扫描的素材，因此就需要一种将隔行扫描视频转化为逐行扫描视频的技术，即所谓的反交错技术。该技术是一种通过对没有信息的行进行插值而将一场隔行扫描的视频图像变为逐行扫描形式的方法。

目前的反交错方法按照插值方式的不同可以分为：场内插值和场间插值。

场内插值包括行重复法和线性滤波法。这类方法是利用同一场中采样点和插值点之间的相关性进行插值的，所需要的存储成本低，而且易于硬件实现，但不能提高画面的垂直分辨率，而且由于抑制了高频分量，使得画面边缘模糊。

场间插值法则至少需要存储一场图像，方法自由度的增加提高了反交错的效果。场复制法(Weave)是简单的场间插值方法，对于图像中的静止部分的反交错效果良好，但对于运动部分，则会产生伪影。因此，人们又提出了各种针对运动自适应的方法，例如基于中值滤波的方法(MF)、利用运动检测的方法等，其中运动补偿方法(motioncompensation，MC)是一种对运动自适应的先进方法。

与上述基于统计观点的方法相比，运动补偿方法有其物理背景：物体具有惯性，它完全消失或改变形状都需要一定的时间，因此相邻图像间具有很强的相关性。运动补偿方法就是试图在具有最高相关性的方向上插值，即沿运动轨迹插值。要进行运动补偿首先要进行运动矢量估计，L.Vandendorpe等认为块匹配法是一种常用且易于实现的运动估计方法“L.Vandendorpe，L.Cuvelier，B.Maison，P.Queluz and P.Delogne，“Motion-compensated conversion from interlaced to progressive formats，”SignalProcessing：Image Communication.vol.6，pp.193-211，Jun.1994.”，它假设块内各象素只作相同的平移运动。在很多视频序列中，平移是最常见的运动形式，因此该方法取得了较好的效果。但是这个假设的局限性限制了方法性能的进一步提高：首先，块的划分是硬性的，在物体的边缘处，块的划分与物体本身的自然变化是不适应的，从而在运动目标的边缘容易产生块状锯齿，即使在物体内部，同一块内象素做同样运动的假设也可能不成立，即存在块内象素运动不相同的混合块；其次，块匹配法仅适用于平移的情况，无法处理旋转、尺度变换等复杂运动；最后，匹配准则中一般仅能使用亮度信息，这又影响了运动估计的精度。所以如何克服块匹配存在的固有缺陷成为提高反交错方法性能的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出了一种基于运动目标的反交错方法，以解决块匹配方法存在的固有缺陷，从而达到运算量和运动估计性能上的较好平衡。

技术方案

为实现上述目的，本发明基于运动目标的反交错方法包括如下步骤：

(1)对输入视频序列，使用高阶统计模型检测出待处理场和参考场的运动区域和静止部分；

(2)对待处理场和参考场的运动区域，通过同性场的区域相与得到它们的运动物体，并用待处理场的运动区域减去它的运动物体得到显露背景；

(3)使用分水岭算法对待处理场和参考场的运动物体进行初始空间分割，根据空间分割结果中目标具有运动像素的百分比，得到它们的运动目标；

(4)在参考场中选择待处理场的运动目标的候选匹配目标集，并在选择的候选匹配目标集中使用免疫克隆选择算法进行搜索，得到该目标的匹配目标和运动矢量场；

(5)使用运动矢量场对搜索到的匹配目标的运动目标，进行基于时域中值滤波的运动补偿；

(6)通过线性滤波法对没有搜索到匹配目标的部分以及背景显露部分进行处理，使用场复制法对静止部分进行处理。

本发明具有如下优点：

1)由于基于运动目标的反交错方法是对目标操作，而一个目标通常包括很多块，所以解决了混合块的问题，并且该方法的运行时间一般少于运动补偿的全搜索方法。