[发明专利]一种运动向量场插值方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域的视频图像处理，尤其涉及视频图像的运动向量场插值方法。

背景技术

液晶屏发展初期屏幕响应时间需要40ms以上，作为普通文本处理尚可，但观赏影片、玩3D游戏时，就难免会出现难看的拖影。这也就是为什么最初的液晶屏被认为不适合打游戏和看电影的原因。液晶屏厂商着重提高液晶屏响应时间，从初期黑白响应时间的改善，到降低灰阶响应时间，液晶屏也正式开始走向娱乐领域。目前液晶屏响应时间可以达到1ms，但实际使用当中，却并没有数字提升带来的改观那么大。

目前，液晶电视的100/120Hz刷新频率的技术暂时统一称为插帧倍频技术，其原理就是采用动态映像系统，在传统的两帧图像之间加插一帧运动补偿帧，将普通平板电视的60Hz刷新率提升至120Hz。这样，运动画面更加清晰流畅，优于4ms响应效果，从而达到清除上一帧图像的残影、提高动态清晰度的效果，将影像拖尾降至人眼难以感知的程度

一般电影都是24或25Hz，为了与电视制式NTSC和PAL匹配，采用3:2和2:2模式进行重复得到60Hz和50Hz，如在大屏幕液晶播放，图像抖动十分严重。

网络视频电视化是一个大趋势，但是由于网络带宽的限制，高清晰度高帧率的正版视频无法以原始帧率通过网络从视频网站传到终端用户。互联网传输的视频的帧率一般在12～24帧/秒内浮动，导致用户终端接收到的视频产生抖动的视觉效果，还不能满足用户通过网络传输对正版高清视频数据的观赏级用户体验。

利用运动估计/补偿技术MEMC(Motion Estimation MotionCompensation)恢复或增加原来的帧率，能够解决以上问题。

但是运动估计和运动补偿(MEMC)也有固有的缺陷：运动物体边缘包围一圈轮廓(Halo)，主要由于遮盖/暴露(Occlusion)，向量场无法准确求解。因此，检测准确的遮盖/暴露区域和获得这一区域正确的向量场是解决这一问题的关键。例如，飞利浦公司应用三帧图像进行运动估计，从而得到遮盖/暴露区正确的运动向量。但是三帧图像运动估计在硬件上成本太高。

发明内容

针对现有技术存在的缺点，本发明要解决的技术问题在于利用运动估计/补偿技术MEMC(Motion Estimation Motion Compensation)，更具体地，利用基于两帧运动估计和四场运动向量，得到在遮盖/暴露区域正确的运动向量，从而对从网络接收的低帧率的视频帧图像之间插入运动补偿帧，以恢复或增加原来的帧率，使视频图像的运动画面更加清晰流畅，将影像拖尾降至人眼感知不到的程度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种运动向量场插值方法，用在视频帧图像之间插入运动补偿帧，包括如下步骤：

(10)在原始帧上，把区域分割为复杂区域、遮盖/暴露区域和确定区域；

(20)根据不同的区域，采用不同的运动向量校正方法，使得原始桢上得到准确的运动向量；

(30)求取原始帧上局部前景向量、局部背景向量和全局向量：统计整帧遮盖/暴露区域的向量的均值，得到全局向量；在原始桢上任何位置，取一个窗口，统计校正过了的向量或者与全局向量的比较、从而得到局部前景/背景向量；

(40)在插值位置上运动向量的插值，具体包括：

(4010)选取候选向量：在插值位置上，寻找对应位置的前一桢Fn-1和后一桢Fn同样位置处的向量，用局部前景向量、局部背景向量作为候选向量；

(4020)根据候选向量，在插值位置上确认遮挡和暴露区；

(4030)根据以上得到的不同区域，从而确定当前插桢位置处的向量。

本发明所述的方法，在所述步骤(10)还包括：

(101)根据前后两帧Fn和Fn+1，求得相应的运动向量Fn+1_L_MV、Fn_R_MV和两帧数据差的绝对和Fn+1_L_SAD、Fn_R_SAD；

(102)根据运动向量Fn+1_L_MV、Fn_R_MV求取相应的前向后向投影Fn+1_L_FBP和Fn_R_FBP；

(103)基于Fn_L_FBP和Fn_L_SAD，以及Fn_R_FBP和Fn_R_SAD，把区域分割为复杂区域、遮盖/暴露区域和确定区域。

本发明所述的方法，其中所述步骤(20)具体为：

在Fn时刻，在遮盖A区，Fn_L_MV正确，Fn_R_MV不正确，故Fn_R_MV(A)＝-Fn_L_MV(A)；在暴露C区，Fn_L_MV不正确，Fn_R_MV正确，故Fn_L_MV(C)＝-Fn_R_MV(C)；在其他区域，保持原来运动向量不变。