基于運動補償?shù)膸侍嵘椒?pdf

1、隨著超高清電視(Ultrahigh Definition Television，UHDTV)的發(fā)展，人們獲得了更細(xì)膩、更逼真、更流暢的視頻觀影效果。超高清不僅僅是指空間分辨率上達到4K×2K，更重要的是為了實現(xiàn)更高的幀頻、更大的動態(tài)范圍和更豐富的深度色彩。在實際應(yīng)用中，拍攝制作高幀率的視頻通常需要昂貴的成本，還面臨著巨大的傳輸、存儲壓力，所以如何從現(xiàn)有的低分辨率視頻得到滿足用戶需求的高幀率、高質(zhì)量的視頻是亟待解決的重大課題。幀率提升技術(shù)

2、(Frame Rate UpConversion，F(xiàn)RUC)作為視頻格式轉(zhuǎn)換的有效手段，已經(jīng)在多媒體信息處理領(lǐng)域中成為了研究熱點。
　　運動補償幀插法(Motion Compensation Frame Interpolation，MCFI)利用運動信息來獲取插入幀，是目前最有效的幀率提升方法。但是，MCFI也帶來了諸多不可避免的問題，如塊效應(yīng)、空洞、遮擋等，這些都嚴(yán)重影響了視頻質(zhì)量的提升和用戶的視覺體驗?；诖?，本文提出的MCF

3、I皆在解決上述問題，本文的主要研究內(nèi)容可以總結(jié)為以下三點:
　　1.提出了一種基于運動修復(fù)的解決空洞問題的幀率提升方法，該方法從兩個方面解決空洞問題:一是得到正確的運動向量，二是空洞區(qū)域的運動修復(fù)。首先，通過基于紋理的自適應(yīng)性運動估計的方法獲取準(zhǔn)確的運動向量，并利用多方向增強的運動向量后處理方法來修正不可靠運動向量，這樣精確的運動估計的結(jié)果可以有效地減少空洞區(qū)域的范圍;然后，通過空洞區(qū)域的周圍信息獲取空洞區(qū)域的運動向量，并利用運動

4、補償?shù)脑硖钛a空洞。這種低復(fù)雜度的方法有效地解決了空洞問題帶來的視覺困擾，得到了高質(zhì)量的插入幀。
　　2.提出了一種基于運動向量角的解決遮擋問題的幀率提升方法，該方法通過分析遮擋問題出現(xiàn)的原因，對不同類型的遮擋問題提出了自適應(yīng)的處理方法:因為場景切換出現(xiàn)的暴露區(qū)域，采取幀重復(fù)法得到插入幀;由于物體相對運動出現(xiàn)的遮擋、暴露區(qū)域，采用前向、后向運動估計相結(jié)合的方法獲取正確的補償結(jié)果。同時，該方法引進了運動向量角和前向、后向運動補償信息

5、對遮擋區(qū)域進行了判定，有效減少了運算的復(fù)雜度。另外，本文提出了一種基于亮度信息的，增強算法的RGB彩色空間的矢量距離色差公式的非對稱十字型多層次六邊形格點搜索算法(Unsymmetrical Cross Muti Hexagon grid Search，UMHexagonS)，該運動估計得到了高準(zhǔn)確度的運動向量，大大降低了處理遮擋問題的運算復(fù)雜度。
　　3.在以上兩種幀率提升方法研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計完成了兩個應(yīng)用軟件系統(tǒng)，將理論研究

6、轉(zhuǎn)化為實際的生產(chǎn)力。最后，本文設(shè)計了一個幀率提升方法的比較系統(tǒng)，整合了幾種經(jīng)典的方法，可以供用戶對不同的視頻序列選取不同需求的幀率提升方法。
　　論文提出的幀率提升方法經(jīng)過大量的實驗測試，無論是在主觀視覺效果上，還是在客觀數(shù)值:峰值信號比(Peak Signal to Noise Ratio，PSNR)和結(jié)構(gòu)相似度(Structural Similarity Index Measurement，SSIM)上都優(yōu)于經(jīng)典的幀率提升方法