[發明專利]基于適應性運動估計的幀率提升方法

有效

• 申請號: 201410305458.8
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104065975B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 孫國霞;趙悅;劉琚;伯君;葛菁;王梓;周舟
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04N19/85
• 分類號: H04N19/85;H04N19/513;H04N19/14;H04N19/583;H04N19/563;H04N19/154
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 李健康

技術領域

本發明涉及一種幀率視頻提升的方法，屬于視頻數據處理領域。

背景技術

幀率提升是一種通過提高視頻幀率來提升視頻質量的視頻后處理方法。由于液晶顯示器自身硬件條件的限制，在播放運動劇烈的視頻時會出現運動模糊和運動抖動現象，被稱為幻影效應，會嚴重影響終端用戶的觀影效果。幀率提升技術通過提升原始視頻幀率可以有效的降低幻影效應，提高視頻質量；在信道帶寬受到限制的條件下，在編碼端必須降低傳輸數據量，只傳輸一部分的視頻內容，那么在解碼端通過幀率提升技術可以恢復出完整的視頻內容，既提升了信道帶寬的利用率，又保證了視頻質量可以滿足用戶觀影需求。由于視頻幀率提升多樣化的應用，幀率提升技術在消費電子領域越來越重要。HDTV和多媒體PC系統可以播放比廣播視頻流幀率高的視頻，視頻幀率提升技術就可以應用到提升原始視頻幀率來提高終端用戶的觀影效果。

當前主要有兩類幀率提升的方法，一種方法沒有考慮到幀之間的運動信息，僅僅是通過相鄰幀之間相關像素值線性組合得到插入幀，典型方法包括：幀重復和幀平均；另一類方法是基于運動的方法，絕大多數的幀率提升方法都基于塊的運動估計與運動補償。基于運動的幀率提升方法可以有效的提高視頻的質量，但是同時也產生了諸如運動模糊、塊效應、空洞、重疊塊等問題。

發明內容

為解決幀率提升中出現的空洞問題，本申請提供了一種基于空洞區域運動修復的方法，即根據插入幀中空洞在參考幀的對應位置周圍塊的運動向量估計出空洞區域的運動向量，進行運動補償填充，較之前僅僅用參考幀像素值填充的方法，加入運動信息的空洞修復效果更好；為得到準確的運動向量，以解決幀率提升中出現的運動模糊、塊效應問題，本申請提供了一種自適應運動估計方法，即根據參考幀的紋理特征劃分不同的宏塊，對紋理不豐富的塊采用重疊塊運動估計算法，通過擴大塊的尺寸進行運動估計降低不準確運動向量出現的概率；對紋理豐富的塊采用直接運動估計算法；為進一步得到正確的運動向量，在運動向量后處理階段，引入運動向量角度絕對差值和絕對誤差和(SAD,Sum of Absolute Differences)對運動向量進行分類，對不準確的運動向量采用多方向擴展塊運動向量修復方法，得到最佳運動向量。

在本發明中，首先對當前幀進行邊緣檢測，根據每個塊包括邊緣像素點的個數劃分宏塊的類型，分為紋理豐富的塊與紋理不豐富的塊；然后，對紋理不豐富的塊進行重疊塊運動估計，對紋理豐富的塊進行直接運動估計；之后，利用運動向量角度絕對差和SAD值劃分運動向量種類，對不準確的運動向量進行運動修復得到準確的運動向量；最后，對空洞區域和重疊區域進行運動估計，即利用插入幀中空洞區域在前一幀中相同位置塊周圍的運動向量估計出空洞區域的運動向量，并對其進行直接運動補償得到插入幀。

本發明的技術解決方案如下：

一種基于適應性運動估計的幀率提升方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1：對原始視頻進行處理，處理為幀；

步驟2：根據邊緣檢測結果將幀分為紋理豐富塊和紋理不豐富塊，對不同類型的塊進行自適應運動估計，獲取運動向量；

步驟3：采用多方向擴展運動向量修復方法，修正不準確的運動向量；

步驟4：估計空洞區域的運動向量；

步驟5：運動補償得到插入幀；

步驟6：將插入幀和原始幀合成高幀率的視頻。

優選地，在步驟2中，采用索貝爾算子(sobel operator)進行邊緣檢測得到邊緣信息，統計每一宏塊中包含邊緣像素點的個數并計算平均值，當每個宏塊中包含邊緣像素點個數大于平均值時，認為是紋理豐富的塊，否則是紋理不豐富塊；對于紋理不豐富的塊，采用重疊塊運動估計，對于紋理豐富的塊采用直接運動估計。

優選地，在步驟3中，根據每一塊的運動向量角度絕對差和絕對誤差和(SAD,Sum of Absolute Differences)進行運動向量分類，對于不準確的運動向量，分別將水平和豎直方向的運動向量值增減1形成九個候選運動向量，分別計算九個運動向量對應的匹配塊與當前塊的SAD值，選取對應SAD值最小的運動向量為最佳運動向量，修正不準確的運動向量。

優選地，在步驟4中，對于空洞區域，根據插入幀中空洞塊位置在前一幀中對應位置周圍塊的運動向量估計出空洞塊的運動向量；對于重疊區域，采用最小匹配準則對應的運動矢量作為最佳運動向量。

附圖說明

圖1是本發明整體處理框圖。

圖2是邊緣檢測Sobel卷積因子示意圖，其中(a)為水平檢測因子，(b)為垂直檢測因子。