视频去隔行技术的研究及应用

发布时间：2020-08-29 12:36

　　视频显示器的扫描方式主要分为隔行扫描和逐行扫描。其中隔行扫描会产生锯齿、行间闪烁、行爬行等不良显示效果,所以现在的显示器普遍采用逐行扫描。但是为了降低传输带宽,主流的电视广播系统仍旧使用隔行扫描处理待传输的视频信号。这样使得逐行扫描的电视在接收到隔行扫描的信号之后需要进行格式转换,这个转换的过程就是去隔行处理过程。市场中流行的液晶显示器是非自主发光显示器,需要背光模块作为发光源。针对任何内容的图像,背光源都需要处于全开状态,这样就造成了能源的浪费,因此需要使用区域背光调节方法来解决这个问题。那么如何使具有区域背光调节功能的显示器显示隔行扫描视频源,就需要去隔行技术。针对上述两个问题,本文的主要工作及贡献如下:(1)针对传统运动补偿插值去隔行算法的误差传递、运动估计不准、计算复杂度较高等缺陷,提出一种基于奇偶一致性搜索的运动补偿插值方法;针对传统基于边缘方向插值算法的边缘定位不准等缺陷,提出一种基于梯度辅助的场内多方向插值方法。将上述两种方法与场合并插值和行平均插值相结合,提出一种新的基于时空特性自适应插值的混合去隔行方法。其中,该方法能够利用视频中的时空特性,有效地解决传统去隔行算法因运动估计错误和边缘定位不准导致的插值失真等问题。实验结果表明,与传统去隔行算法相比,该方法能够在降低总体计算复杂度的情况下获得0.7dB左右的PSNR提升。(2)为了使得具有区域背光调节功能的液晶显示器播放隔行扫描视频源,需要使用针对隔行扫描视频的区域背光调节技术。经实验确定了先去隔行后区域背光调节的操作方案。由于行平均算法计算复杂度低且所得视频质量较好,采用行平均作为去隔行算法;由于基于最大类间方差的区域背光调节算法处理速度较慢且对噪声较敏感,提出一种基于子区间最大类间方差的区域背光调节算法;为了降低总体算法的计算复杂度,使用稀疏化方法降低待处理数据量,同时偶场图像使用与奇场图像相同的区域背光值。将上述方法措施合并在一起形成一种新的针对隔行扫描视频的区域背光调节方法。实验结果表明,该方法在保证不降低视频质量以及不增加背光功耗的情况下,处理时间仅为部分传统方法所需处理时间的1/5左右,大幅提高处理速度。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN873.93;TN941.1
【部分图文】：

光栅扫描,隔行,逐行,格式

天津大学硕士学位论文数据和偶场数据的扫描，也就是完成了对整帧图像的扫描[23,41]。其中，隔行扫描的垂直分辨率只有逐行扫描的一半。图 2-1 简要描述了逐行扫描和隔行扫描的光栅扫描格式。其中隔行扫描的光栅扫描格式一般都是采用半行法，半行法的具体内容请参考文献[41]。

示意图,去隔行,过程,示意图

2.2 去隔行定义有些文献把隔行扫描看作是对逐行扫描视频的一种时空二次采样，并认隔行扫描视频转换为逐行扫描视频就是这个时空二次采样的逆过程[2,4,39]。其实质来说，去隔行就是把隔行扫描视频转化为逐行扫描视频的过程，也就是隔行就是一种视频扫描格式转换技术。在这个过程中，对输入的隔行扫描视利用各种插值技术，把奇场图像缺失的偶场数据重建出来，把偶场图像缺失场数据重建出来，形成一副完整的图像。因此，去隔行本质上也可称为是一像插值技术。图 2-2 是去隔行过程的示意图。在这个示意图中，去隔行技术把输入的奇偶场图像缺失的另一半数据插值出来，获得完整的一帧图像，从现了隔行扫描视频源向逐行扫描视频源的转换。

示意图,块匹配法,示意图,子块

两个部分：运动估计和运动补偿。理论上，如果就能够通过准确的运动轨迹进行插值，此时就能该方法受到广大的关注，并且是目前性能比较好是基于运动补偿去隔行算法中最重要的一部分，其确地预测出物体的运动轨迹，以便后续能够进行准动估计方法被提出，比如块匹配法[19]、贝叶斯运动为常用，其基本思想是将图像划分为多个子块，复，但是需要假定子块内所有像素具有相同的运的运动是匀速运动。然后针对这些子块，需要在前配准则搜索出与之最匹配的子块，当前子块与在搜维平面上的位移即为运功估计所得的运动矢量。也块的运动估计。图 2-3 是块匹配方法的示意图。其匹配块与最佳匹配块在二维空间上的距离。

【参考文献】