本文關(guān)鍵詞：基于三維遞歸搜索的幀率上轉(zhuǎn)換算法研究

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【摘要】：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,圖像和視頻的通信占據(jù)了多媒體信息的主導(dǎo)地位。其中,以高清電視、遠(yuǎn)程教育、視頻會議為主要內(nèi)容的移動終端視頻業(yè)務(wù)得到廣泛普及與應(yīng)用。自20世紀(jì)70年代,幀率上轉(zhuǎn)換技術(shù)就越來越多的被應(yīng)用在不同幀率視頻格式之間的轉(zhuǎn)換、減少視頻編碼中時(shí)間冗余度以及提高平板電視圖像質(zhì)量等實(shí)際場景之中。本文根據(jù)幀率上轉(zhuǎn)換技術(shù)的背景及研究現(xiàn)狀,對比并分析了當(dāng)前幀率上轉(zhuǎn)換算法中存在的不足,提出了基于三維遞歸搜索(3-D Recursive Search,3DRS)的幀率上轉(zhuǎn)換算法。相比傳統(tǒng)算法,該算法精確了運(yùn)動估計(jì)矢量,解決了重疊和空洞問題,避免了遮擋物體產(chǎn)生的光暈效應(yīng)。本文對兩類幀率上轉(zhuǎn)換算法進(jìn)行了研究。其中,非運(yùn)動補(bǔ)償幀率上轉(zhuǎn)換算法計(jì)算量小、易實(shí)現(xiàn),在慢速碼流中表現(xiàn)良好,但在快速碼流中插幀效果不理想;然而,運(yùn)動補(bǔ)償幀率上轉(zhuǎn)換算法利用相鄰幀運(yùn)動信息預(yù)測中間幀,因此能夠較為理想的反映出真實(shí)物體運(yùn)動,所以本文提出的幀率上轉(zhuǎn)換算法采用后者。本文將提出算法分成運(yùn)動估計(jì)、運(yùn)動矢量后處理和運(yùn)動補(bǔ)償三部分,并分別對其進(jìn)行討論。在本文算法的運(yùn)動估計(jì)部分,考慮到單向運(yùn)動估計(jì)的準(zhǔn)確性較高但會影響插值結(jié)果這一因素,選用前向后向相結(jié)合的運(yùn)動估計(jì),分別產(chǎn)生前向和后向運(yùn)動估計(jì)矢量,并在矢量后處理算法中對其作進(jìn)一步處理;由于傳統(tǒng)塊匹配容易產(chǎn)生塊效應(yīng),因此在估計(jì)時(shí)采用自適應(yīng)的可變塊方法,對估計(jì)不準(zhǔn)確的塊進(jìn)行進(jìn)一步的估計(jì);為了使候選運(yùn)動矢量更具時(shí)空相關(guān)性,本文對其選擇進(jìn)行了優(yōu)化選取;由于在估計(jì)時(shí)很有可能產(chǎn)生分?jǐn)?shù)精度候選矢量,所以本文對亞像素精度進(jìn)行了運(yùn)動估計(jì);為了改進(jìn)傳統(tǒng)3DRS匹配準(zhǔn)則判斷條件單一的缺點(diǎn),本文引入梯度概念并提出新的匹配準(zhǔn)則。在本文算法的運(yùn)動矢量后處理和運(yùn)動補(bǔ)償部分,為解決上一部分運(yùn)動估計(jì)在插值中出現(xiàn)的重疊和空洞問題,對運(yùn)動矢量進(jìn)行映射,得到了雙向運(yùn)動矢量;由于傳統(tǒng)中值濾波算法計(jì)算方法繁瑣,本文對其進(jìn)行了改進(jìn);為了避免了物體因遮擋出現(xiàn)光暈,本文對遮擋情況分成三類并根據(jù)其類別進(jìn)行自適應(yīng)插值。實(shí)驗(yàn)中,通過觀察本文算法與其他傳統(tǒng)算法插入幀與原始幀的相似程度可以得出本文的主觀質(zhì)量是最佳的;將本文算法與其他傳統(tǒng)算法在不同碼流序列上產(chǎn)生的峰值信噪比曲線、結(jié)構(gòu)相似性曲線以及運(yùn)動矢量場的一致性曲線作對比,并分別計(jì)算它們的峰值信噪比和結(jié)構(gòu)相似性平均值,得出本文算法的客觀性能也是最佳的。最終證明,本文提出算法的綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)的幀平均算法、3DRS算法和全搜索法。
【關(guān)鍵詞】：幀率上轉(zhuǎn)換 運(yùn)動估計(jì)運(yùn)動補(bǔ)償 三維遞歸搜索 前向后向運(yùn)動估計(jì)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.41;TN919.8
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 視頻幀率轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 視頻幀率轉(zhuǎn)換技術(shù)文獻(xiàn)綜述的簡析13-14
• 1.4 本文的研究內(nèi)容14-16
• 第2章 幀率上轉(zhuǎn)換算法16-29
• 2.1 引言16-18
• 2.2 非運(yùn)動補(bǔ)償幀率上轉(zhuǎn)換18-20
• 2.2.1 插入黑幀法18
• 2.2.2 幀重復(fù)法18-19
• 2.2.3 幀平均法19
• 2.2.4 下拉變換法19-20
• 2.2.5 插入平滑幀法20
• 2.3 運(yùn)動補(bǔ)償幀率上轉(zhuǎn)換中的運(yùn)動估計(jì)20-25
• 2.3.1 基于隨機(jī)場算法20
• 2.3.2 基于光流場算法20-21
• 2.3.3 像素遞歸法21-22
• 2.3.4 三維遞歸搜索算法22-25
• 2.4 運(yùn)動補(bǔ)償幀率上轉(zhuǎn)換中的運(yùn)動矢量后處理25-28
• 2.4.1 矢量中值濾波算法25
• 2.4.2 塊腐蝕算法25-26
• 2.4.3 重疊塊運(yùn)動補(bǔ)償算法26-27
• 2.4.4 自適應(yīng)重疊塊運(yùn)動補(bǔ)償算法27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 改進(jìn)的幀率上轉(zhuǎn)換算法29-47
• 3.1 引言29-30
• 3.2 改進(jìn)的運(yùn)動估計(jì)算法30-39
• 3.2.1 前向和后向相結(jié)合的運(yùn)動估計(jì)30-31
• 3.2.2 自適應(yīng)可變塊運(yùn)動估計(jì)31-33
• 3.2.3 候選運(yùn)動矢量的優(yōu)化選取33-35
• 3.2.4 亞像素精度像素值的選取35-36
• 3.2.5 改進(jìn)的三維遞歸搜索匹配準(zhǔn)則36-38
• 3.2.6 前向后向相結(jié)合運(yùn)動估計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)38-39
• 3.3 改進(jìn)的運(yùn)動矢量后處理和運(yùn)動補(bǔ)償算法39-45
• 3.3.1 運(yùn)動矢量場映射39-42
• 3.3.2 運(yùn)動矢量異常值的剔除42-43
• 3.3.3 遮擋檢測及自適應(yīng)運(yùn)動補(bǔ)償算法43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第4章 改進(jìn)的幀率上轉(zhuǎn)換算法與傳統(tǒng)算法對比分析47-56
• 4.1 引言47
• 4.2 幀率上轉(zhuǎn)換算法的評價(jià)47-49
• 4.3 改進(jìn)的幀率上轉(zhuǎn)換算法與傳統(tǒng)算法對比分析49-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 結(jié)論56-58
• 參考文獻(xiàn)58-65
• 致謝65

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 姜肇海;胡園園;司丹丹;干宗良;;一種改進(jìn)的三維遞歸搜索幀率上轉(zhuǎn)換算法[J];電視技術(shù);2014年13期

2 張磊;支t$;王慈;;基于雙向運(yùn)動補(bǔ)償?shù)膸俾噬献儞Q算法[J];計(jì)算機(jī)工程;2010年17期

3 韓振雷;;電影影像轉(zhuǎn)換為電視節(jié)目其幀率下拉變換技術(shù)[J];現(xiàn)代電影技術(shù);2010年03期

4 羅寧,方向忠,張文軍;便于硬件實(shí)現(xiàn)的視頻格式轉(zhuǎn)換算法的研究[J];紅外與激光工程;2003年04期

5 文俊,劉重慶,劉曉松;視頻標(biāo)準(zhǔn)幀速率上變換的自適應(yīng)運(yùn)動補(bǔ)償方案[J];數(shù)據(jù)采集與處理;2003年02期

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本文編號：1037495