[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

专利信息
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
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运动向量场生成方法,包括(1)在粒子滤波的框架下,以自适应的方式确定块的尺寸,在呈现单一运动的区域采用较大的块,以利于减小图像噪声对于匹配搜索过程的影响,在呈现复杂运动的区域采用较小的块,以捕捉那些复杂的运动,从而有利于正确而可靠地构建用于运动补偿插值的运动向量场;(2)针对视频图像中存在的灰度均匀、缺少纹理信息的区域,待图像中的其余部分已经估计得到运动向量以后,采用两遍扫描的方式,以其邻域块的运动向量为候选向量,在一个较小的范围内搜索最佳匹配;(3)针对视频图像中存在的露出区域,采用位于插值帧之后的连续两帧I1和I2,由I1指向I2的运动向量来确定插值帧相应位置的运动向量,以有效地避免在露出区域出现的错误向量。
搜索关键词: 一种 应用于 视频 速率 转换 运动 向量 生成 方法
【主权项】:
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。
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