高清數(shù)字電視后端圖像處理算法研究.pdf

1、在高清數(shù)字電視芯片中，視頻圖像質(zhì)量的好壞由視頻后端處理模塊決定。數(shù)字視頻具有時變的特點，處理時需考慮圖像序列間瞬時的時間冗余度與圖像空間冗余度。在視頻后端處理中運(yùn)用運(yùn)動估計及運(yùn)動補(bǔ)償技術(shù)，是很有價值的研究課題。它是圖像靜止特性和視頻運(yùn)動特性的交匯點，既能發(fā)揮傳統(tǒng)圖像處理技術(shù)的原有優(yōu)勢，又能充分利用運(yùn)動提供的有用信息，使圖像的質(zhì)量和魯棒性得到提高。但目前這一領(lǐng)域剛起步，很多技術(shù)理論與研究工作都需要開展。
　　本文以運(yùn)動估計和運(yùn)動補(bǔ)償

2、（MEMC）技術(shù)為基礎(chǔ)，對數(shù)字電視后端圖像處理系統(tǒng)中主要的功能模塊進(jìn)行深入研究。研究涉及運(yùn)動估計和補(bǔ)償、降噪、去隔行、去抖動、以及基于三維遞歸搜尋（3DRS）的幀率上轉(zhuǎn)換。
　　本文的主要研究成果如下：
　　1.研究了常用的MEMC技術(shù)和幾種塊匹配搜尋算法，針對3DRS的不足，在收斂條件設(shè)置、候選矢量設(shè)置與更新、掃描順序優(yōu)化、雙向運(yùn)動估計等方面做出改進(jìn)，提高了算法收斂速度。此外，針對運(yùn)動補(bǔ)償中的空洞問題，提出一種塊腐蝕的易于

3、實現(xiàn)的解決方案，并結(jié)合3DRS，設(shè)計了幀率上轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行算法性能驗證。實驗結(jié)果表明，這種改進(jìn)算法是一種非常有效的MEMC模塊，應(yīng)用到數(shù)字電視后端視頻處理中可以顯著提高圖像質(zhì)量。
　　2.對降噪和去隔行進(jìn)行研究，提出一種融合運(yùn)動補(bǔ)償處理結(jié)果的降噪與去隔行方法。算法的處理核心是幫助降噪與去隔行模塊恢復(fù)在某一個固定空間位置的時間相關(guān)性。該算法不僅能有效解決在處理隨機(jī)性極強(qiáng)的高斯噪聲時，無法準(zhǔn)確甄別正常像素點與噪點，以及無法恢復(fù)被噪點覆蓋

4、的原始像素點的問題，而且還能解決傳統(tǒng)去隔行技術(shù)中無法支持大的方向和角度，以及局部閃爍等問題。此外，將降噪和去隔行共用于一個運(yùn)動補(bǔ)償模塊，能有效降低資源消耗和硬件成本。
　　3.對去抖動進(jìn)行研究，針對傳統(tǒng)投影法的不足，設(shè)計了一種改進(jìn)的基于投影法的全局ME算法，可用于3DRS的ME模塊的全局運(yùn)動參數(shù)計算。在算法實現(xiàn)中，采用ME模塊的矢量緩存產(chǎn)生全局矢量，可充分利用當(dāng)前系統(tǒng)已有的資源，將系統(tǒng)消耗降到最低。實驗結(jié)果表明，該算法不僅可以去除