[发明专利]帧频提升方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种帧频提升方法，尤其涉及一种用于提高视频帧率的方法。

背景技术

帧频提升方法主要有两类，第一类方法不考虑物体的运动实现帧频提升，如帧重复法、时间域帧平均法；第二类方法是在考虑物体运动的情况下，利用线性或者非线性内插器来获得内插帧，称为“运动补偿帧内插“，这也是目前广泛采用的方法。

帧频提升方法主要包括两个部分：运动估计和运动补偿。运动估计是帧频提升方法中至关重要的一步，运动估计的准确性很大程度上影响着内插帧的质量。运动估计广泛采用块匹配法，包括单向运动估计和双向运动估计。在过去的时间里，很多运动估计的算法被提出，但是存在着一些问题。利用单向运动估计产生的运动向量进行运动补偿会产生重叠(overlap)和空洞(hole)的问题；双向运动估计中搜索范围过大会平滑掉物体的细节(detail)，搜索范围过小会无法找到快速运动物体的真实运动向量；利用循环迭代方法可以获得比较好的运动向量，但是巨大的计算量以及难以实现并行处理使得这种方法在实际的硬件实现中难以得以应用。

运动补偿获得内插帧各像素点的像素值。简单的块平均方法会影响相邻块之间的平滑性，产生运动模糊和运动物体形变；同时，一般的运动补偿得到的内插帧像素值的可信性得不到一个合适的度量，无法对不可信像素点进行纠正，从而使得运动补偿算法过度地依赖于运动向量的精度，对于有大量复杂运动的视频序列处理效果不好，鲁棒性不强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种帧频提升方法，同时提升运动向量的平滑性和精确性。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种帧频提升方法，包括时间上相邻的前一帧和当前帧，每帧划分成大小相等的多个图像块，采用块匹配法进行运动估计并生成比较理想的内插帧，其中，包括以下步骤：

a)对相邻两帧的每个图像块进行单向运动向量搜索；

b)对于有多个单向运动向量通过的图像块，根据最小MAD/MSE准则确定一个双向运动向量；对于没有任何单向运动向量通过的图像块，采用邻域运动向量平滑方法，为该块分配一个双向运动向量；

c)预设一阈值，如果相邻图像块的矢量差值超过预设阈值，则根据该矢量差值对双向运动向量进行块分解直至相邻图像块的矢量差值小于预设阈值；

d)根据估计出的双向运动向量进行补偿获得内插帧；

e)将生成的内插帧插入前一帧和当前帧之间完成帧频提升。

上述帧频提升方法中，所述单向运动向量搜索采用图像块边缘加权法。

上述帧频提升方法中，所述双向运动向量补偿采用前一帧和当前帧加权的重叠块运动补偿方法，当前帧加权系数为a，前一帧的加权系数为1-a，a通过计算重叠区域的绝对值误差确定。

上述帧频提升方法中，对前向、后向内插帧的每个图像块进行相似性比较，确定整帧初始估计图像的像素可信度矩阵，所述内插帧中对可信度比较低的像素点利用相邻点进行滤波。

本发明对比现有的帧频方法具有如下的有益效果：本发明提供的帧频提升方法，首先采用较大的块进行单向运动估计以保证运动向量的平滑性；然后确定双向运动向量并对大块的双向运动向量进行进一步的块分解以保证运动向量的精确性。此外，本发明采用图像块边缘加权法的单向运动向量估计进一步加强了运动向量的平滑性；双向运动向量补偿采用前一帧和当前帧加权的重叠块运动补偿方法进一步提升运动向量的精确性。最后，本发明还可采用像素可信度对像素点滤波获得最终的内插帧。

附图说明

图1是本发明帧频提升框架示意图；

图2是本发明双向运动估计示意图；

图3是本发明初始帧估计示意图；

图4是本发明当前帧绝对值误差(SOAD)计算示意图；

图5是本发明加窗的重叠块运动补偿示意图。

具体实施方式

下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明帧频提升框架示意图，请参见图1，本发明的帧频提升方法包括三个部分：双向运动估计、初始帧估计和三维滤波。

1、双向运动估计

双向运动估计的框架如图2所示。利用单向运动估计确定运动向量(MV)的初始估计，采用较大的块进行运动估计保证了运动向量的平滑性；同时，进行运动估计时加入了图像的边缘信息(即图像边缘加权的运动估计)，进一步加强了运动向量的平滑性。对大块的运动向量进行进一步的块分解，尽可能保证运动向量的精确性。最后对运动向量进行refinement处理，采用小搜索范围的双向运动估计进行微调，使运动估计(特别是物体边缘估计)更加精准。

(1)单向运动估计