基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)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(dá)到4K×2K，更重要的是為了實(shí)現(xiàn)更高的幀頻、更大的動(dòng)態(tài)范圍和更豐富的深度色彩。在實(shí)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(chǔ)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(diǎn)。
　　運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀插法(Motion Compensation Frame Interpolation，MCFI)利用運(yùn)動(dòng)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(yàn)?；诖?，本文提出的MCF

3、I皆在解決上述問題，本文的主要研究?jī)?nèi)容可以總結(jié)為以下三點(diǎn):
　　1.提出了一種基于運(yùn)動(dòng)修復(fù)的解決空洞問題的幀率提升方法，該方法從兩個(gè)方面解決空洞問題:一是得到正確的運(yùn)動(dòng)向量，二是空洞區(qū)域的運(yùn)動(dòng)修復(fù)。首先，通過基于紋理的自適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)估計(jì)的方法獲取準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)向量，并利用多方向增強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)向量后處理方法來修正不可靠運(yùn)動(dòng)向量，這樣精確的運(yùn)動(dòng)估計(jì)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(yùn)動(dòng)向量，并利用運(yùn)動(dòng)

4、補(bǔ)償?shù)脑硖钛a(bǔ)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(yùn)動(dòng)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(duì)不同類型的遮擋問題提出了自適應(yīng)的處理方法:因?yàn)閳?chǎng)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(duì)運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的遮擋、暴露區(qū)域，采用前向、后向運(yùn)動(dòng)估計(jì)相結(jié)合的方法獲取正確的補(bǔ)償結(jié)果。同時(shí)，該方法引進(jìn)了運(yùn)動(dòng)向量角和前向、后向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息

5、對(duì)遮擋區(qū)域進(jìn)行了判定，有效減少了運(yùn)算的復(fù)雜度。另外，本文提出了一種基于亮度信息的，增強(qiáng)算法的RGB彩色空間的矢量距離色差公式的非對(duì)稱十字型多層次六邊形格點(diǎn)搜索算法(Unsymmetrical Cross Muti Hexagon grid Search，UMHexagonS)，該運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到了高準(zhǔn)確度的運(yùn)動(dòng)向量，大大降低了處理遮擋問題的運(yùn)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(jì)完成了兩個(gè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)，將理論研究

6、轉(zhuǎn)化為實(shí)際的生產(chǎn)力。最后，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)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(duì)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(shí)驗(yàn)測(cè)試，無論是在主觀視覺效果上，還是在客觀數(shù)值:峰值信號(hào)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