視頻幀率上變換算法研究.pdf

1、視頻幀率上變換（Frame Rate Up-Conversion，F(xiàn)RUC）技術(shù)是一種通過在低幀率視頻序列相鄰幀之間插入若干過渡幀的方式將其轉(zhuǎn)換到一個更高幀率的視頻后處理技術(shù)。在高清數(shù)字視頻系統(tǒng)中，該技術(shù)能夠用于消除低幀率視頻所造成的畫面抖動和運(yùn)動模糊等問題，為觀看者提供更加自然流暢的視覺體驗(yàn)。而在移動網(wǎng)絡(luò)等帶寬受限的視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)中，該技術(shù)則可用于重建編碼端為了降低傳輸碼率而丟棄的視頻幀，有效的緩解接收端視頻播放時的畫面跳躍感，在無需更

2、換現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的前提下極大的提升了視頻的觀賞質(zhì)量。隨著人們對主觀視覺要求的不斷提高，以及各多媒體業(yè)務(wù)之間視頻數(shù)據(jù)交互的日益頻繁，F(xiàn)RUC技術(shù)已經(jīng)成為了目前視頻后處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題之一。其中的運(yùn)動矢量的準(zhǔn)確性、運(yùn)動補(bǔ)償插值的質(zhì)量和閉塞歧義區(qū)域處理等問題，是該技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　無論對于傳統(tǒng)2D視頻還是新興的3D視頻應(yīng)用而言，視頻幀率上變換作為一種重要的視頻后處理技術(shù)，具有著廣闊的應(yīng)用前景。本文將2D視頻的幀率上變換問題作

3、為主要研究內(nèi)容，以基于塊的運(yùn)動補(bǔ)償類插幀算法為技術(shù)路線，對于其中的真實(shí)運(yùn)動估計、運(yùn)動矢量場后處理、雙向運(yùn)動補(bǔ)償插值和閉塞歧義區(qū)域處理等難點(diǎn)問題進(jìn)行了深入的分析并提出了有效的解決方案。此外，相對于2D視頻，3D視頻中新增加了深度信息。本文對于利用該深度信息來提升V+D（Video Plus Depth，V+D）格式3D視頻的插幀圖像質(zhì)量的技術(shù)進(jìn)行了初步探索。本文的主要工作和創(chuàng)新概括如下：
　　針對單向塊運(yùn)動矢量估計的問題，本文以貝葉

4、斯理論運(yùn)動估計模型為指導(dǎo)，提出了一種自適應(yīng)先驗(yàn)約束的單向塊運(yùn)動估計方法。該方法通過考慮圖像的局部特征來動態(tài)調(diào)整相應(yīng)的平滑約束強(qiáng)度，從而有效的克服了現(xiàn)有方法的運(yùn)動矢量場過平滑問題，提高了運(yùn)動矢量的準(zhǔn)確性。
　　針對初始運(yùn)動矢量場中存在非可靠運(yùn)動矢量的問題，本文通過將運(yùn)動矢量的插值失真信息作為新的可靠性特征，提出了一種有效的運(yùn)動矢量場后處理算法。與現(xiàn)有的同類算法相比，本文所提出的算法對于紋理相似區(qū)域的非可靠運(yùn)動矢量以及成簇出現(xiàn)的非可靠

5、運(yùn)動矢量都具有更好的檢測和糾正能力。
　　針對傳統(tǒng)的塊級運(yùn)動矢量場對于物體邊界運(yùn)動的描述精度不足，容易導(dǎo)致補(bǔ)償插值錯誤和塊效應(yīng)的問題，本文首先以核回歸理論為指導(dǎo)，提出了基于聯(lián)合三邊核的像素級運(yùn)動矢量插值算法，能夠有效的完成由塊級單向運(yùn)動矢量場到像素級雙向運(yùn)動矢量場的轉(zhuǎn)換，提高對邊界運(yùn)動的描述能力。其次，基于所獲得的像素級雙向運(yùn)動矢量場，本文設(shè)計了一種基于支撐窗的雙向運(yùn)動補(bǔ)償插值算法，有效的抑制了插值錯誤的產(chǎn)生。
　　針對閉塞

6、歧義區(qū)域無法獲得準(zhǔn)確的雙向運(yùn)動矢量的問題，本文通過分析閉塞歧義區(qū)域產(chǎn)生的原因和相互之間幾何關(guān)系，并利用運(yùn)動的時域連續(xù)性特征，提出了一種基于多參考幀的閉塞歧義區(qū)域檢測處理算法。該算法能夠有效的完成對待插幀平面內(nèi)的閉塞歧義區(qū)域的檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)一步完成了對雙向運(yùn)動矢量選擇算法及補(bǔ)償插值算法的改進(jìn)。
　　通過分析3D視頻的特點(diǎn)，基于2D視頻運(yùn)動補(bǔ)償插幀技術(shù)，針對V+D視頻的幀率上變換問題設(shè)計了一種方法，利用深度信息約束解決了物體邊