專利名稱：一種基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻編碼技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法，特別涉及一種基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著高清數(shù)字電視(HDTV)和高端多媒體信息系統(tǒng)的發(fā)展，需要提高現(xiàn)有視頻節(jié)目源的幀率以達(dá)到最優(yōu)的視覺效果；另外，對于某些傳輸帶寬受到較大限制的場合， 例如視頻會議以及即將普及的3G視頻通信等，其帶寬相對較小，僅僅使用主流標(biāo)準(zhǔn)進行壓縮，仍然無法達(dá)到所需的幀率，因此需要在編碼端減少輸入序列的幀率，然后對低幀率序列進行編碼，對解碼后的低幀率序列進行幀率上采樣。目前，現(xiàn)有的幀率上轉(zhuǎn)換算法可以被分為三類，第一類算法通過已知的信息將整個序列在三維時空域內(nèi)建立數(shù)學(xué)模型，對未知的數(shù)據(jù)進行估計，但這種算法計算量比較大。第二類算法不考慮物體的運動情況，僅僅通過參考幀的線性組合來實現(xiàn)，但這種算法的精度比較低。第三類算法考慮到物體的運動趨勢，利用參考幀已知的運動信息對需要插值的幀中的運動物體的形狀和位置進行預(yù)測，對于這種算法，如何提高運動估計精度，生成較高質(zhì)量的幀率上采樣信息是目前亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法。為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法，其包括如下步驟SI :對低幀率的視圖進行運動估計，所述運動估計的方法為Sll :將像素值I (x_d, y-s, t_l)和像素值I (x+d, y+s, t+1)分別在像素值I (x, y, t)處利用泰勒公式展開,其中，I (x-d, y-s, t-1)是t_l時刻位置(x_d, y_s)處的像素值，I (x+d, y+s, t+1)是t+1時刻位置(x+d, y+s)處的像素值，I (x, y, t)是t時刻位置(X，y)處的像素值，S12 :將上述兩個泰勒展開式均表示為等式一邊為I (x，y, t)的形式，S13 :根據(jù)兩個展開式中I (x，y, t)相等的原則，得到最優(yōu)運動矢量(d，s)；S2 :利用步驟SI得到的最優(yōu)運動矢量對待插幀的前一幀和后一幀相應(yīng)位置的像素進行運動補償，得到高幀率的視圖。本發(fā)明的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法利用泰勒公式推導(dǎo)出一種新的評價準(zhǔn)則并利用這種準(zhǔn)則選取最優(yōu)的運動矢量，提高了運動估計的精度，能夠生成較高質(zhì)量的幀率上采樣的信息。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I是本發(fā)明基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法的流程圖；圖2為本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式中所采用的運動補償內(nèi)插法的示意圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
本發(fā)明提供了一種基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法，如圖I所示，其包括如下步驟SI :對低幀率的視圖進行運動估計，該運動估計的方法為Sll :將像素值I (x_d, y-s, t_l)和像素值I (x+d, y+s, t+1)分別在像素值I (x, y, t)處利用泰勒公式展開,其中，I (x-d, y-s, t-1)是t_l時刻位置(x_d, y_s)處的像素值，I (x+d, y+s, t+1)是t+1時刻位置(x+d, y+s)處的像素值，I (x, y, t)是t時刻位置(X，y)處的像素值，S12 :將兩個泰勒展開式均表示為等式一邊為I (x，y, t)的形式，S13 :根據(jù)兩個展開式中I (x，y, t)相等的原則，得到最優(yōu)運動矢量(d，s)；S2 :利用步驟SI得到的最優(yōu)運動矢量對待插幀的前一幀和后一幀相應(yīng)位置的像素進行運動補償，得到高幀率的視圖。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，運動估計的具體步驟為首先，對于待插幀中當(dāng)前塊中的像素，令函數(shù)I (x，y，t)表示t時刻位置(x，y)處的像素值，令I(lǐng)(x-d，y-s，t_l)表示低幀率序列中t-1時刻位置(x-d，y_s)處的像素值，I (x+d, y+s, t+1)表示低幀率序列中t+1時刻位置(x+d, y+s)處的像素值。假設(shè)函數(shù)
I(X，y, t)光滑,利用泰勒公式將 I (x-d, y-s, t_l)和 I (x+d, y+s, t+1)分別在 I (x, y, t)展開，并將I(x，y，t)移到等式的左側(cè)，在本實施方式中，只將像素值I(x-d，y-s，t-1)和像素值I (x+d, y+s, t+1)在I (x, y, t)處進行一階泰勒展開,并忽略泰勒展開式的余項，可得到公式(I)和公式(2)I (X，y, t) =I (x+d, y+s, t+1) + (-d) I 1 x (x+d, y+s, t+1) + (~s) I 1 y (x+d, y+s,t+1)-I' t(x+d, y+s, t+1) (I)I (x, y, t) =I (x-d, y-s, t-1)+ (d) I ' x (x_d, y_s, t_l) + (s) I ' y(x_d, y_s,t_l)+I' t (x-d, y-s, t-1) (2)由于公式(I)和公式(2 )是I (x，y，t)的不同表達(dá)形式，將式(I)-式(2 )得O=I (x+d, y+s, t+1) -I (x-d, y-s, t_l)+(-d) [I' x (x+d, y+s, t+1) +I' x (x_d, y_s, t_l) ] ++(_s)[r y(x+d, y+s, t+1)+I' y(x-d, y-s, t-1)]-[I' t (x+d, y+s, t+1) +I' t (x_d, y-s, t_l) ](3)
取
權(quán)利要求
1.一種基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，包括如下步驟 Si:對低幀率的視圖進行運動估計，所述運動估計的方法為 S11:將像素值I (χ-d, y-s, t-1)和像素值I (x+d, y+s, t+1)分別在像素值I (x, y, t)處利用泰勒公式展開，其中，I (x-d，y-s，t-Ι)是t-1時刻位置(x-d，y-s)處的像素值，I (x+d, y+s, t+1)是t+1時刻位置(x+d, y+s)處的像素值，I (x, y, t)是t時刻位置(x, y)處的像素值， S12:將上述兩個泰勒展開式均表示為等式ー邊為I (X，y, t)的形式， S13:根據(jù)兩個展開式中I (X，y, t)相等的原則，得到最優(yōu)運動矢量(d，s)； S2 :利用步驟SI得到的最優(yōu)運動矢量對待插幀的前一幀和后一幀相應(yīng)位置的像素進行運動補償，得到高幀率的視圖。
2.如權(quán)利要求I所述的基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，在所述步驟Sll中，將像素值I (χ-d, y-s, t-1)和像素值I (x+d, y+s, t+1)在像素值I (x, y, t)處進行一階泰勒展開。
3.如權(quán)利要求I所述的基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，在所述步驟S13中，取
4.如權(quán)利要求3所述的基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法，其特征在干，在計算最優(yōu)運動矢量(d，s)時，利用差分代替微分進行計算。
5.如權(quán)利要求3所述的基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，取
6.如權(quán)利要求I所述的基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，在步驟S2中，采用內(nèi)插法進行運動補償，即有
7.如權(quán)利要求6所述的基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，采用
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于時域演變的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法，其包括如下步驟首先對低幀率的視圖進行運動估計，該運動估計的方法為將像素值I(x-d,y-s,t-1)和像素值I(x+d,y+s,t+1)分別在像素值I(x,y,t)處利用泰勒公式展開，其中，I(x-d,y-s,t-1)是t-1時刻位置(x-d,y-s)處的像素值，I(x+d,y+s,t+1)是t+1時刻位置(x+d,y+s)處的像素值，I(x,y,t)是t時刻位置(x,y)處的像素值，將兩個泰勒展開式均表示為等式一邊為I(x,y,t)的形式，根據(jù)兩個展開式中I(x,y,t)相等的原則，得到最優(yōu)運動矢量(d,s)；然后利用得到的最優(yōu)運動矢量對待插幀的前一幀和后一幀相應(yīng)位置的像素進行運動補償，得到高幀率的視圖。本發(fā)明的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法利用泰勒公式推導(dǎo)出一種新的評價準(zhǔn)則并利用這種準(zhǔn)則選取最優(yōu)的運動矢量，提高了運動估計的精度，能夠生成較高質(zhì)量的幀率上采樣的信息。
文檔編號H04N7/01GK102685438SQ201210143029
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者季向陽, 張永兵, 戴瓊海 申請人:清華大學(xué)