基于运动估计和运动补偿的帧率上转换算法研究

发布时间：2017-05-20 16:06

  本文关键词：基于运动估计和运动补偿的帧率上转换算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会的蓬勃发展和科技的进步,视频图像技术应用越来越广泛,目前市场上存在多种高清电视以及各种多媒体产品,各种各样的播放器需要不同的视频源,而目前现有的视频源是远远达不到这些产品的需求的,因此需要帧率上转换技术,它是一种视频后处理技术,将各种各样的帧率较低的视频通过插帧的方式提高帧率,例如从24帧每秒提升到60帧每秒,这样的影片就可以在各种高清数字电视及播放设备上流畅播放。在目前越来越普遍的视频通话领域,通常在传输过程中是低帧率传输,主要目的是降低传输带宽,但是在视频的接收端又必须将帧率恢复,因此也需要用到帧率上转换技术。同时采用了这项技术后会减少观看视频过程中的视频跳跃和停滞现象,得到更好的视觉享受,因而帧率上转换技术有重要的研究意义。目前较流行的帧率上转换技术是运动补偿类,即通过估计物体的运动信息进行插帧,它包括两大部分:运动估计和运动补偿。本文通过研究常用的运动估计算法,如三步搜索法和传统的三维递归搜索算法(3DRS),通过仿真证明它们不能得到有效的、平滑的矢量场,导致运动补偿之后的图像存在模糊、重影等问题,提出一种基于3DRS的分层块匹配运动估计算法,该算法将视频图像的每一帧进行分层,在每一层上分别采用3DRS算法进行单向运动估计。同时针对传统3DRS算法采用固定的扫描顺序,不能选择合适的候选矢量的缺点,本文加入了多变的3DRS搜索方法。为了得到更准确的矢量场并加快搜索速度,本文加入了提前退出搜索策略。最后在得到运动矢量场后,进行了矢量场的平滑,确保了矢量的平滑性。仿真结果表明,本文算法从客观和主观上较传统3DRS算法和三步搜索法均有了很大的提升。针对单向运动补偿易造成的重叠、块效应和空洞问题,本文采取一种带加权系数的运动补偿插值算法,它通过计算前后向参考帧与前向或后向内插帧的重叠区域绝对误差和SOAD值确定加权系数,进而对前向参考帧和后向参考帧进行自适应的线性插值。仿真结果表明,本文算法从客观和主观上较线性插值算法都有提高且很好的解决了单向运动补偿的重叠和块效应问题。
【关键词】：帧率上转换 三维递归搜索 分层块匹配运动估计 运动补偿
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题的背景和意义9-10
• 1.2 研究现状10-12
• 1.3 研究内容12-14
• 第2章 帧率上转换研究14-26
• 2.1 帧率上转换原理14
• 2.2 非运动补偿算法14-16
• 2.2.1 帧平均法15
• 2.2.2 帧重复法15-16
• 2.3 运动补偿算法16-25
• 2.3.1 运动估计17-25
• 2.3.2 运动补偿25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 基于 3DRS的分层块匹配运动估计算法26-41
• 3.1 算法思想的描述26-28
• 3.1.1 3DRS运动估计算法26
• 3.1.2 分层运动估计策略26-28
• 3.2 基于 3DRS的分层块匹配运动估计算法28-34
• 3.2.1 双向运动估计29-30
• 3.2.2 单向运动估计30-32
• 3.2.3 扫描顺序的优化32
• 3.2.4 提前退出搜索策略32-33
• 3.2.5 运动矢量平滑33-34
• 3.3 仿真结果及讨论分析34-40
• 3.3.1 仿真测试序列及参数34
• 3.3.2 客观评价标准34-37
• 3.3.3 主观评价标准37-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 带加权系数的运动补偿算法41-56
• 4.1 运动补偿插值算法41-45
• 4.1.1 单向运动补偿41-43
• 4.1.2 双向运动补偿43-45
• 4.2 带加权系数的运动补偿算法45-47
• 4.3 仿真结果与分析47-55
• 4.3.1 仿真测试序列及参数47
• 4.3.2 客观评价标准47-50
• 4.3.3 主观评价标准50-55
• 4.4 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-62
• 致谢62

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