[发明专利]一种基于空间预测的运动补偿帧率上转换方法

权利要求书

1.一种基于空间预测的运动补偿帧率上转换方法，其特征在于，包括：

步骤a，对待插帧进行块分割，划分为A类块和B类块；

步骤b，对A类块进行基于连续消除方法的全搜索运动估计，确定A类块的运动矢量；

步骤c，结合A类块的运动矢量信息，根据空间相关性和最小误差匹配原则，计算B类块的运动矢量；

步骤d，将所求的A类块的运动矢量和B类块的运动矢量组合成待插帧的运动矢量场，并依据参考帧f_t与f_t+1的信息，采用重叠块运动补偿方法插值得到待插帧f_t+0.5；其中，f_t、f_t+1和f_t+0.5分别为第t帧、第t+1帧和第t+0.5帧的亮度值；

步骤a，具体包括：

设待插帧f_t+0.5的空间分辨率为M×N，分块尺寸为s，则每一帧待插帧包含M×N/s²个标准块；其中，奇数行与奇数列、偶数行与偶数列的交叉块划分为A类块，其余为B类块，且M和N被s整除；

步骤b，具体包括：

以分块的左上角像素坐标(i,j)为参照，计算第t帧和第t+1帧的坐标为(i,j)块的亮度累加和如下：

其中，f_t(i+m,j+n)、f_t+1(i+m,j+n)分别为第t帧、第t+1帧在坐标(i+m,j+n)的亮度值，(m,n)为块内像素坐标；

设当前A类块的左上像素坐标p＝(i,j),遍历搜索窗口内的候选块，参考帧f_t+1第n个候选块相对(i,j)的偏移量v′_n＝(x,y)，参考帧f_t第n个候选块相对(i,j)的偏移量为-v′_n；设定搜索窗口半径为r，则x,y∈[-r,r]；令初始偏移量v′₀＝(r,r)，计算当前A类块的初始差值D₀，公式如下：

D₀＝||B_t(p-v'₀)-B_t+1(p+v'₀)||₁

其中，B_t(i-r,j-r)为第t帧左上角坐标为(i-r,j-r)块内所有像素按行排列而成的向量，||·||₁为向量的l₁范数；将v′_n更新为搜索窗口内的下一个候选块的坐标偏移量，若满足下列不等式

|P_t(i-x,j-y)-P_t+1(i+x,j+y)|D₀

则计算第n个候选块的差值D_n如下：

D_n＝||B_t(p-v'_n)-B_t+1(p+v'_n)||₁

按下式更新当前A类块的运动矢量v_s：

v_s＝v'_n＝(x,y)

并更新D₀＝min{D_n,D₀}；反之，v_s保持不变；按照上述过程直至遍历完搜索窗口内的所有候选块为止；

步骤c，具体包括：

依照全搜索运动估计求出A类块的运动矢量后，选取与B类块相邻的四个A类块的运动矢量v_a1、v_a2、v_a3与v_a4作为候选矢量，组成如下候选矢量集合V_c：

V_c＝{v_a1,v_a2,v_a3,v_a4}

设当前B类块左上像素坐标为p，则B类块的运动矢量v_p依据最小误差匹配原则计算：

其中，B_t(p-v)为第t帧左上角坐标为p-v的块内所有像素按行排列而成的向量，||·||₁为向量的l₁范数，v为候选矢量；

步骤d，具体包括：

将所有A类块和B类块的运动矢量集合为待插帧f_t+0.5的运动向量场V_t+0.5；采用下式计算待插帧f_t+0.5在像素位置p＝(i,j)处的取值：

其中，v_i,j为V_t+0.5在p处的运动矢量；k代表块的类型，取1时为不重叠部分，取2时为两个块的重叠部分，取3时，为四个块的重叠部分；系数ω则根据k的值取对应值。