基于運動信息的視頻幀率提升方法研究.pdf

1、3D超高清電視的日益普及與發(fā)展帶動了人們對高幀率視頻的需求。幀率提升（Frame Rate Up-conversion，F(xiàn)RUC）作為一種獲取高幀率視頻且可實現(xiàn)視頻間幀率轉(zhuǎn)換的視頻后處理技術(shù)，逐漸引起學術(shù)界的關(guān)注并成為研究熱點。
　　幀率提升是一種利用連續(xù)兩幀之間的時域相關(guān)性獲得內(nèi)插幀，然后插入原始兩幀之間以達到增加幀率目的的技術(shù)。視頻的幀率越高，它的觀影效果也就越好，同時代表著畫面中的動作越流暢，細節(jié)越細膩。由于視頻幀率提升多樣

2、化的應用，F(xiàn)RUC技術(shù)在數(shù)字多媒體領(lǐng)域擁有廣泛的應用前景，同時學術(shù)界也研究出了各種各樣的FRUC算法，其中應用最為廣泛的是基于運動補償?shù)腇RUC算法。該算法引入了運動信息，可以很好地保證內(nèi)插幀處于原運動軌跡上，但同時也會帶來一些問題，如塊效應、模糊、遮擋等。
　　本論文在2D視頻上展開研究，對基于塊匹配的運動補償類幀率提升過程中的關(guān)鍵技術(shù):運動估計、運動矢量后處理和雙向運動補償插幀做了深入的研究探討并提出有效可行的解決方案。論文的

3、主要研究內(nèi)容可總結(jié)歸納為以下三點:
　　1.提出一種基于四重運動矢量后處理的FRUC算法。通過采用混合運動估計法即將前向、后向及雙向運動估計相結(jié)合，避免遮擋和重疊等問題的發(fā)生;為了提高運動矢量的精確性，前后向運動矢量場的異常值將被檢測并通過基于先驗信息的修正算法對其進行修正，然后采用矢量外插和加權(quán)求和的方法對雙向運動矢量場進行矢量平滑;此外，通過基于塊匹配率和階梯型策略的雙向運動矢量選擇和判定方法實現(xiàn)單向矢量場向雙向矢量場的精確轉(zhuǎn)

4、換。該算法可以提高運動矢量的精確度，得到質(zhì)量高、效果好的內(nèi)插幀。
　　2.提出一種基于時空域的自適應運動補償插幀算法。在運動估計中加入預處理和紋理信息，既減少了計算量又提高了運動矢量的精確度;然后對修正后的矢量進行運動分析，將其分為三種塊類型;最后對不同類型的塊基于時空域的精準信息采用不同的補償插幀算法，最終得到高質(zhì)量的內(nèi)插幀，有效減少了塊效應和模糊現(xiàn)象。
　　3.在常見的二倍幀率提升基礎(chǔ)上，提出一種基于運動信息的非整數(shù)倍F

5、RUC算法，該算法可以實現(xiàn)任意分數(shù)倍數(shù)的幀率上轉(zhuǎn)換。所提算法充分利用運動信息選擇物體運動最快的地方作為待插入幀的位置，并采用雙向運動補償方法獲得該處的內(nèi)插幀，有效消除了幀率提升后的視頻中常見的模糊和運動抖動現(xiàn)象。同時為了提高待插入幀位置判定的準確性，該算法設(shè)計了基于幀間相關(guān)度和幀間運動速度的插幀位置判定方法，并采用了新的場景檢測方法。該算法相對于其他傳統(tǒng)算法，提升后的視頻具有明顯的質(zhì)量改善，獲得較好的視覺效果。
　　本論文提出的幀