[发明专利]一种应用于视频帧速率上转换的运动向量场生成方法有效
申请号: | 201410489709.2 | 申请日: | 2014-09-23 |
公开(公告)号: | CN104202603B | 公开(公告)日: | 2017-05-24 |
发明(设计)人: | 陈卫刚;时佳佳 | 申请(专利权)人: | 浙江工商大学 |
主分类号: | H04N19/176 | 分类号: | H04N19/176;H04N19/149;H04N19/129;H04N19/587;H04N19/139 |
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地址: | 310018 浙江省*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 应用于 视频 速率 转换 运动 向量 生成 方法 | ||
1.一种应用于视频帧速率上转换的运动向量场生成方法,其特征在于:以多分辨率、变尺寸块匹配的方式估计运动向量场,将自适应地划分图像成不同尺寸的块的过程建模成一个动态系统,以状态向量s=[s1,s2,...,sN]T描述该系统,其中N是总块数,si=(xi,yi,wi)代表与一个图像块相对应的第i个粒子,(xi,yi)是块的左上角坐标,wi是宽度和高度方向以像素计的块大小,在粒子滤波的框架下由重要性密度函数驱动,以迭代的形式实现运动向量场估计,包括以下步骤:
(1)构建L层图像金字塔,其中第0层对应原始图像,第L-1层对应金字塔中的最小分辨率图像,若第k层图像的大小为H×W,则第k+1层图像的大小为
(2)以第0层图像为输入,计算图像梯度强度,以窗口扫描的方式检测梯度强度图,若窗口内大于预先指定的阈值Te的像素数目少于一个预先指定的阈值Tn,则判定窗口位于灰度均匀区域,这样的区域在后续的步骤(3)至(7)不作处理;
(3)对每个粒子,判断粒子对应的块是否由上一层的块以四叉树的形式分裂而来,或者当前处理的是第L-1层图像,若是,则采用快速块匹配算法,以最小化绝对帧差之和为匹配准则,在参考图像中搜索一个最佳匹配,以二者的相对偏移(dx,dy)作为运动向量;否则,根据上一层搜索得到的运动向量确定初始搜索位置,在该位置两个方向各为-3~+3的范围内搜索最佳匹配;
(4)由匹配误差和邻域块的运动向量一致性确定观测度量,首先,对每个粒子按下式计算:
其中bk是当前层的块尺寸,SAD是步骤(3)匹配过程中得到的、对应最佳匹配的绝对帧差之和,eV∈[0,1]是一个反映当前块Bm,n与其邻域块运动一致程度的参数,按下式计算:
其中udx为四邻域块Bm-1,n、Bm+1,n、Bm,n-1和Bm,n+1的运动向量的X分量的均值,udy为Y分量的均值,min(a,b)和max(a,b)分别表示取a和b两数的较小值和较大值;其次,对每个粒子按下式计算观测度量ok,i
(5)由观测度量,按下式计算第k次迭代的观测似然密度函数pk(z|s)
其中,N(·)代表高斯分布函数,uk,i代表第k次迭代时第i个粒子所对应的块的中心位置,∑k,i是协方差矩阵,与块的大小有关,按下式计算
(6)按下式更新重要性密度函数
其中ak∈(0,1]是第k次迭代的改写系数;
(7)根据重要性密度函数q,采样产生进行下一次迭代计算的粒子集,重新执行步骤(3)-(7),直到执行完第L次循环。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的运动向量场是以连续输入的两帧中的第一帧I0为当前帧,第二帧I1为参考帧计算的,I0位于插值帧之前,I1在插值帧之后。
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