[发明专利]一种基于运动矢量处理的帧率上转换方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及视频处理技术领域，尤其涉及一种基于运动矢量处理的帧率上转换方法及其装置。

背景技术

数字视频以及多媒体信息的大规模应用带来了显示格式的多样性。因此，这些格式之间的转换就显得非常重要。帧率上转换，也称帧率提升(frame rate up-conversion，FRUC)，就是一种能将低帧率视频序列转化为高帧率视频序列的技术。帧率提升具有广阔的应用领域，如可以使视频内容的运动看起来更加连续和自然。帧率提升，主要是用来实现两个不同帧率视频扫描格式之间的转换。FRUC的一个应用场合是高清电视(High Definition Television，HDTV)。HDTV的分辨率最高可以达到1920*1080，帧率可以达到60帧/s。而目前我国和欧洲电视所使用的PAL(Phase Alternating Line)制帧率仅为25帧/s，北美等国使用的NTSC(national television system committee)制为30帧/s。因此，要将现有制式转换为HDTV，必须引入帧率上转换机制。此外，FRUC也可以应用于低比特率视频编码中。它的思想是在编码端适当降低原始视频的帧率，然后在解码端引入FRUC机制让帧率提升到原始帧率大小。

运动补偿内插法(MCFI)是FRUC中一种效果较好，应用比较广泛的算法。该算法利用相邻帧之间的相关性，假定中间帧的运动矢量是前后两帧运动矢量的一半，从而内插出中间帧来。

但是，当视频序列剧烈运动或者存在场景切换时，相邻帧的相关性下降，这种内插的方法就会失效。同时，由于MCFI是一种基于块的算法，那么当某一分割块在物体边缘并且包含几个运动对象时，该块的运动矢量就不准确，从而导致内插出来的图像边缘模糊。而且在遮挡区域和暴露区域内像素点找不到与之相匹配的像素，那么运动估计获得的运动矢量就不正确，这样的区域用MCFI方法就会内插出错误块，也就造成了方块效应。采用MCFI会加大计算复杂度与运动估计的复杂度，并降低了高内插帧的质量，不适合实时应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于运动矢量处理的帧率上转换方法及其装置，可以降低计算复杂度与运动估计的复杂度，能提高内插帧的质量，满足实时应用的要求。

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于运动矢量处理的帧率上转换方法，所述方法包括：

对输入的原始视频序列进行场景检测，检测当前是否有场景变换发生；

若检测到场景变换发生时，则采用内插方式对所述原始视频序列进行处理并获得处理后的数据；

若未检测到场景变换发生时，则采用外推方式对所述原始视频序列进行处理并获得处理后的数据；

采用对称运动估计对处理后的数据进行计算，获得初始运动矢量场；

对所述初始运动矢量场的运动矢量进行运动矢量处理获得新运动矢量场；

对所述新运动矢量场的运动矢量进行自适应运动补偿处理，获得待插帧。

优选地，所述对输入的原始视频序列进行场景检测，检测当前是否有场景变换发生的步骤包括：采用帧差法检测场景变换，根据统计绝对差值和SAD超过特定阀值的块的个数判断是否有场景变换发生。

优选地，所述采用对称运动估计对处理后的数据进行计算，获得初始运动矢量场的步骤包括：以内插帧中待插块的坐标为基准，在两个参考帧中的搜索范围内对称的移动对应匹配块的位置，选出差别最小的那对块作为最佳匹配块，以获得运动矢量，形成初始运动矢量场。

优选地，所述对所述初始运动矢量场的运动矢量进行运动矢量处理获得新运动矢量场的步骤包括：将运动矢量MV标记为L1的对应块分割为子块；将相邻的标记为L2的对饮块合并为大块，以获得可变块；对所述可变块进行运动估计，获得新运动矢量场。

优选地，所述对所述新运动矢量场的运动矢量进行自适应运动补偿处理，获得待插帧的步骤包括：采用前向帧或者后项帧对当前帧进行插补的，或者使用双向帧进行填补的方式对所述新运动矢量场的运动矢量进行自适应运动补偿处理，获得待插帧。

相应地，本发明实施例还提供一种基于运动矢量处理的帧率上转换装置，所述装置包括：

场景检测模块，用于对输入的原始视频序列进行场景检测，检测当前是否有场景变换发生；

视频序列处理模块，用于若所述场景检测模块检测到场景变换发生时，则采用内插方式对所述原始视频序列进行处理并获得处理后的数据；若所述场景检测模块未检测到场景变换发生时，则采用外推方式对所述原始视频序列进行处理并获得处理后的数据；