[发明专利]一种应用于视频帧速率上转换的插值帧生成方法有效

专利信息
申请号: 201310731712.6 申请日: 2013-12-24
公开(公告)号: CN103702128B 公开(公告)日: 2016-11-16
发明(设计)人: 王勋;陈卫刚;时佳佳 申请(专利权)人: 浙江工商大学
主分类号: H04N19/577 分类号: H04N19/577
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 310018 浙江省*** 国省代码: 浙江;33
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摘要: 发明涉及视频图像处理领域,特别涉及一种应用于视频帧速率上转换的插值帧生成方法,针对现有的块匹配运动估计算法或多或少都会产生一些错误的运动向量,并且局部误差可能导致插值帧质量急剧下降的问题,所提出的方法具有对运动向量的误差敏感程度低的特点,从而具有较好的鲁棒性。包括:(1)以多分辨率块匹配算法由粗及精地估计运动向量场;(2)根据可靠性准则判断运动向量的可靠性;(3)运动向量场作分辨率提升处理,对由不可靠的块分裂而成的子块作进一步的由候选向量确定初始位置、限制在较小区域内的块匹配搜索;(4)以运动补偿的形式将输入图像中的块投影到插值帧,以计数图记录插值帧中的像素与输入帧中像素的对应关系,标记那些非一一对应的像素,以多候选时间域加权滤波计算这些像素的值。
搜索关键词: 一种 应用于 视频 速率 转换 插值帧 生成 方法
【主权项】:
一种应用于视频帧速率上转换的插值帧生成方法,其特征在于,包括:步骤一:对于输入的两帧I0和I1,以快速块匹配算法计算运动向量场其中的每个元素对应I0中的一个图像块,以向量的形式给出该块与其在I1中的最佳匹配块之间的相对偏移;步骤二:根据如下的可靠性准则判断中的各个运动向量是否可靠,(1)空间域运动一致性准则:按下式计算Bmn块与其四邻域块运动向量差值的最大值Δmax=max{|vx(m,n)‑vx(m+i,n+j)|+|vy(m,n)‑vy(m+i,n+j)|}其中i,j=0,±1,且|i|≠|j|,若Δmax小于一个预先设定的阈值,则判定Bmn块位于运动一致区域,其运动向量可靠,否则不可靠,可靠的块,跳过后续准则(2)和(3)的判断;(2)前后向运动向量一致性准则:设I0帧中左上角坐标为(m,n)的块Bmn的运动向量为(vx,vy),在I1帧以(m+vx,n+vy)为左上角坐标,取大小与Bmn相同的图像块,寻找该块在I0帧中的最佳匹配,且计算两者之间的相对偏移(ux,uy), 若下式成立,则(vx,vy)是Bmn块的可靠的运动向量,否则该运动向量不可靠:|vx+ux|+|vy+uy|≤Tmv其中Tmv是一个由实验确定的阈值,对于未被判定为不可靠的块,以准则(3)作进一步的判断;(3)匹配误差准则:设定r为不可靠的块在所有块中所占的比例,且认为不可靠块的匹配误差将大于其它的部分,由此确定一个关于匹配误差的阈值,若Bpq块的匹配误差小于该阈值,则对应的运动向量被判定为可靠,否则为不可靠;使用(2)和(3)准则判断的某一块,当两个准则同时判定其为可靠,才作出肯定的判断,若有一个准则判定其为不可靠,则作出否定的判断;步骤三:运动向量场作分辨率提升处理,形成运动向量场的某块具有可靠的运动向量,则中与其对应的四个子块复制该运动向量,若Bmn块的运动向量不可靠,由其分裂而成的子块,以其邻域块的运动向量构成候选向量集,由候选运动向量确定初始搜索位置,在一个较小的搜索范围内作进一步的块匹配搜索;步骤四:假设待插值的帧介于步骤一所述的两帧I0和I1之间,与I0的时间间隔为Δt,采用中可靠的运动向量,由运动向量值和Δt的乘积确定I0中的图像块由于帧间运动在插值帧中所产生的相对位移,以像素复制的方式将I0中的图像块复制到插值帧,以计数图C记录复制到插值图像中每个像素的输入图像的像素数目,对于像素(m,n),若只有一个输入图像像素复制到该位置,则C(m,n)==1,直接从输入帧复制像素值到插值帧的(m,n)像素,若没有输入像素复制到该位置,则C(m,n)==0,将(m,n)归为空洞区域,若有多个输入像素复制 到该位置,则C(m,n)>1,归为重叠区域,将空洞和重叠区域的像素值置为“NULL”,同时,假设运动物体在相邻帧的时间间隔内沿运动轨迹作平滑运动,由参与补偿的块以及插值帧与输入帧之间的时间差值Δt,确定补偿所得块的运动向量;步骤五:以块扫描的形式从上到下、从左到右扫描插值图像,若块Bpq包含了值为NULL的像素,则该像素的值以多候选时间域加权滤波的方式计算。
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