專利名稱：一種基于自適應(yīng)插值的運動補償去隔行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像信號處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于自適應(yīng)插值的運動補償去隔 行方法。
背景技術(shù)：
隔行掃描技術(shù)就是把每一幀圖像被分割為奇場和偶場，隔行掃描的行掃描頻率 為逐行掃描時的一半，視頻信號的頻譜以及傳送視頻信號的信道帶寬也是逐行掃描的一 半。由于視覺暫留效應(yīng)，人眼將會看到平滑的運動而不是閃動的半幀圖像，這就在主觀 認為圖像質(zhì)量下降不多的情況下，有效的增加了信道的利用率，由于早期通信技術(shù)不發(fā) 達，為了節(jié)省有限的帶寬，在傳統(tǒng)的模擬信號電視中普遍采用隔行掃描的技術(shù)。隔行掃 描有這樣一些一些缺點閃爍、畫面抖動、垂直邊沿鋸齒化等。隨著數(shù)字電視和高清晰度電視技術(shù)的發(fā)展和成熟以及人們對視頻質(zhì)量要求的逐 步提高，逐行掃描方式已經(jīng)成為數(shù)字電視掃描方式的首選方案，當(dāng)前新型的平板顯示終 端也都是支持逐行掃描的顯示器件。但是在此之前遺留了大量的以隔行掃描方式記錄的 視頻文件，需要將其轉(zhuǎn)換為逐行掃描的視頻文件，去隔行技術(shù)就是將隔行掃描信號轉(zhuǎn)換 為逐行掃描信號的一種視頻格式轉(zhuǎn)換技術(shù)。去隔行技術(shù)主要分為三大類基于空間二維插值技術(shù)的去隔行、基于時間二維 插值技術(shù)的去隔行和基于時空三維插值技術(shù)的去隔行?？臻g二維插值就是通過場內(nèi)信息 還原待處理像素點；時間二維插值就是利用不同場之間的聯(lián)系還原圖像；時空三維插值 就是綜合利用場間和場內(nèi)信息進行插值，其算法主要有內(nèi)容自適應(yīng)、運動自適應(yīng)和運 動補償?shù)人惴?。運動補償算法能很好的保留運動物體的時域和空域細節(jié)，是目前最先進 的格式轉(zhuǎn)換算法。而這些方法都有著各自的缺點空間二維插值不能增加圖像的垂直分辨率，圖 像易模糊；時間二維插值則會帶來鋸齒、羽化等缺陷；運動補償算法對運動估計誤差極 其敏感，插補容易發(fā)生錯誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是針對單獨使用上述某種去隔行算法的不足，提供一種基于 自適應(yīng)插值的運動補償去隔行方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于自適應(yīng)插值的運動補償去隔行方法包括以下步 驟(1)對輸入視頻圖像中的其中一場中的其中一個待處理像素點，判斷該待處理像 素點的橫坐標除以2的余數(shù)是否等于該待處理像素點所在場的序號除以2的余數(shù)，若等 于，則保持該待處理像素點的灰度值不變并執(zhí)行步驟(9)；若不等于，則執(zhí)行步驟(2)。(2)以所述待處理像素點所在場的前一場圖像為參考圖像，對所述待處理像素點 所在場的后一場圖像中的后向宏塊進行運動估計得到第一運動矢量，所述后向宏塊以待
4處理像素點在其后一場圖像中位置對應(yīng)的像素點為坐標。(3)將步驟(2)所述的第一運動矢量與預(yù)設(shè)的運動閾值進行比較，若所述第一運 動矢量的橫坐標或縱坐標大于所述運動閾值，則將所述第一運動矢量的置信度設(shè)為0并 執(zhí)行步驟(6)；否則，將所述第一運動矢量的置信度設(shè)為1并執(zhí)行步驟(4)；(4)采用時間反向投影方法，將以所述待處理像素點為坐標的宏塊以所述待處理 像素點所在場的前一場圖像為參考圖像的第二運動矢量的值設(shè)為步驟(2)所述第一運動 矢量的值的1/2 ；接著將所述待處理像素點所在場的前一場圖像中與所述待處理像素點 位置對應(yīng)的像素點的坐標值與所述第二運動矢量的值相加，得到插補像素點的坐標值；(5)判斷所述插補像素點是否在該插補像素點所在場的像素網(wǎng)格上若在，則 使用所述插補像素點對所述待處理像素點進行插值并執(zhí)行步驟(9)；若不在，則執(zhí)行步 驟(6)；(6)對所述待處理像素點進行邊緣檢測以判斷該待處理像素點是否在邊緣上 若在邊緣上，則執(zhí)行步驟(7)；若不在邊緣上，則執(zhí)行步驟(8)；(7)對所述待處理像素點采用邊緣自適應(yīng)插值方法進行插值并執(zhí)行步驟(9)；(8)對所述待處理像素點采用行平均插值方法進行插值；(9)遍歷步驟(1)所述輸入視頻圖像，判斷是否還存在待處理像素點；若存在， 則返回步驟(1)對下一個待處理像素點進行處理；若不存在，則結(jié)束。進一步地，本發(fā)明步驟(2)所述運動估計方法如下對步驟(2)所述后向宏塊在其所屬圖像中的左方相鄰宏塊的第三運動矢量、上 方相鄰宏塊的第四運動矢量、右上宏塊的第五運動矢量以及所述后向宏塊在其前兩場圖 像中對應(yīng)位置宏塊的第六運動矢量進行中值濾波，得到所述后向宏塊的運動矢量估計 值，所述右上宏塊為所述后向宏塊的上方相鄰宏塊的右方相鄰宏塊；以所述待處理像素點在其前一場圖像中對應(yīng)位置像素點的坐標加上所述后向宏 塊的運動矢量估計值，得到運動搜索的初始點；以該初始點為中心，使用中心傾向菱形 搜索的運動估計方法得到所述第一運動矢量。進一步地，本發(fā)明步驟(5)所述“使用所述插補像素點對所述待處理像素點進 行插值”的方法如下從待處理像素點的上一行和下一行中分別選取與所述待處理像素點相鄰的像素 點并對這兩個相鄰像素點的灰度值取平均值，再將這兩個相鄰像素點的灰度值、這兩個 相鄰像素點的灰度平均值以及所述插補像素點的灰度值進行四點中值濾波，得到插補 值，后用該插補值對所述待處理像素點進行插值。進一步地，本發(fā)明步驟(6)所述“對所述待處理像素點進行邊緣檢測以判斷該 待處理像素點是否在邊緣上”的方法如下按式(1)分別計算得到所述待處理像素點在左、右、垂直三個方向上的邊緣參 數(shù) Left、Right、Vertical
權(quán)利要求
1.一種基于自適應(yīng)插值的運動補償去隔行方法，其特征在于包括以下步驟(1)對輸入視頻圖像中的其中一場中的其中一個待處理像素點，判斷該待處理像素點 的橫坐標除以2的余數(shù)是否等于該待處理像素點所在場的序號除以2的余數(shù)，若等于，則 保持該待處理像素點的灰度值不變并執(zhí)行步驟(9)；若不等于，則執(zhí)行步驟(2)。(2)以所述待處理像素點所在場的前一場圖像為參考圖像，對所述待處理像素點所在 場的后一場圖像中的后向宏塊進行運動估計得到第一運動矢量，所述后向宏塊以待處理 像素點在其后一場圖像中位置對應(yīng)的像素點為坐標。(3)將步驟(2)所述的第一運動矢量與預(yù)設(shè)的運動閾值進行比較，若所述第一運動矢 量的橫坐標或縱坐標大于所述運動閾值，則將所述第一運動矢量的置信度設(shè)為O并執(zhí)行 步驟(6)；否則，將所述第一運動矢量的置信度設(shè)為1并執(zhí)行步驟(4)；(4)采用時間反向投影方法，將以所述待處理像素點為坐標的宏塊以所述待處理像素 點所在場的前一場圖像為參考圖像的第二運動矢量的值設(shè)為步驟(2)所述第一運動矢量 的值的1/2 ；接著將所述待處理像素點所在場的前一場圖像中與所述待處理像素點位置 對應(yīng)的像素點的坐標值與所述第二運動矢量的值相加，得到插補像素點的坐標值；(5)判斷所述插補像素點是否在該插補像素點所在場的像素網(wǎng)格上若在，則使 用所述插補像素點對所述待處理像素點進行插值并執(zhí)行步驟(9)；若不在，則執(zhí)行步驟 (6)；(6)對所述待處理像素點進行邊緣檢測以判斷該待處理像素點是否在邊緣上若在 邊緣上，則執(zhí)行步驟(7)；若不在邊緣上，則執(zhí)行步驟(8)；(7)對所述待處理像素點采用邊緣自適應(yīng)插值方法進行插值并執(zhí)行步驟(9)；(8)對所述待處理像素點采用行平均插值方法進行插值；(9)遍歷步驟(1)所述輸入視頻圖像，判斷是否還存在待處理像素點；若存在，則返 回步驟(1)對下一個待處理像素點進行處理；若不存在，則結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)插值的運動補償去隔行方法，其特征在于，步驟 (2)所述運動估計方法如下對步驟(2)所述后向宏塊在其所屬圖像中的左方相鄰宏塊的第三運動矢量、上方相 鄰宏塊的第四運動矢量、右上宏塊的第五運動矢量以及所述后向宏塊在其前兩場圖像中 對應(yīng)位置宏塊的第六運動矢量進行中值濾波，得到所述后向宏塊的運動矢量估計值，所 述右上宏塊為所述后向宏塊的上方相鄰宏塊的右方相鄰宏塊；以所述待處理像素點在其前一場圖像中對應(yīng)位置像素點的坐標加上所述后向宏塊的 運動矢量估計值，得到運動搜索的初始點；以該初始點為中心，使用中心傾向菱形搜索 的運動估計方法得到所述第一運動矢量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)插值的運動補償去隔行方法，其特征在于，步驟 (5)所述“使用所述插補像素點對所述待處理像素點進行插值”的方法如下從待處理像素點的上一行和下一行中分別選取與所述待處理像素點相鄰的像素點并 對這兩個相鄰像素點的灰度值取平均值，再將這兩個相鄰像素點的灰度值、這兩個相鄰 像素點的灰度平均值以及所述插補像素點的灰度值進行四點中值濾波，得到插補值，后 用該插補值對所述待處理像素點進行插值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)插值的運動補償去隔行方法，其特征在于，步驟(6)所述“對所述待處理像素點進行邊緣檢測以判斷該待處理像素點是否在邊緣上”的方 法如下按式(1)分別計算得到所述待處理像素點在左、右、垂直三個方向上的邊緣參數(shù) Left、Right、Vertical mRight = Y\F{i-\J + \ + n)-F{i + \J-\ + n)\n=~m乂丄夕mVertical =工 |F(/ -1J + - F(i + l,j + n)n==-m式⑴中，F(xiàn)(i-1，j-l+n)、F(i_l，j+n)、F(i_l，j+l+n)分別表示所述待處理像素 點上一行的三個像素點的灰度值；F(i+1, j-l+n)、F(i+1, j+n)、F(i+1，j+1+n)分別表 示所述待處理像素點下一行的三個像素點的灰度值；i、j分別表示待處理像素點的橫坐 標和縱坐標；m表示預(yù)先設(shè)置的參數(shù)；η表示進行疊加的序號；若所述邊緣參數(shù)Vertical同時大于或同時小于邊緣參數(shù)Left和邊緣參數(shù)Right，則認為 所述待處理像素點不在邊緣上；否則認為待處理像素點處于邊緣上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)插值的運動補償去隔行方法，其特征在于，步驟(7)所述“對所述待處理像素點采用邊緣自適應(yīng)插值方法進行插值”的步驟如下1)判斷所述待處理像素點的邊緣方向，若待處理像素點的邊緣方向為垂直，則設(shè)邊 緣方向系數(shù)k等于O并執(zhí)行步驟3)；若邊緣方向為左，則設(shè)邊緣方向系數(shù)k的取值范圍 是-α -1 ；若邊緣方向為右，則設(shè)邊緣方向系數(shù)k的取值范圍是1 α，且α為整 數(shù)；2)Hk的絕對值從1逐漸增大到α -1，在該過程中通過式(2)計算得到待處理像素點 關(guān)于k的邊緣方向相關(guān)性函數(shù)Cost(k)，并判斷是否存在滿足公式(3)的k值，若存在， 則選取第一個滿足公式(3)的k值作為邊緣方向系數(shù)的最終取值；若不存在，則將邊緣方 向系數(shù)的最終取值設(shè)為α ；Cosi(k)^^\F(i-l,j + k + l)-F(i + l,j-k + 0\(2)ι=-βCost (|k| < Cost (|k|+l)(3)式⑵和式(3)中，k表示邊緣方向系數(shù)；F(i-1，j+k+1)、F(i+1, j-k+1)分別表示 兩個像素點的灰度值；i、j分別表示待處理像素點的橫坐標與縱坐標；β表示預(yù)先設(shè)置 的參數(shù)；1表示進行疊加的序號；3)利用公式⑷得到定向插補值；PedgeG, j) = (F(i-1，j+k)+F (i+1, j-k)) /2(4)式⑷中，Pedge(i，j)表示定向插補值；F(i-1，j+k)、F(i+1, j-k)分別表示兩個像素點的灰度值；i、j分別表示待處理像素點的橫坐標和縱坐標；k表示邊緣方向系數(shù)的 最終取值。4)使用步驟3)所得到的定向插補值對待處理像素點進行插值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于自適應(yīng)插值的運動補償去隔行方法，屬于圖像信號處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括如下步驟對輸入視頻圖像采用中心傾向菱形搜索算法進行運動估計，得到對應(yīng)位置的運動矢量；采用時間反向投影的運動補償方法進行像素點的插補；對不滿足運動補償條件的像素點進行邊緣檢測，判斷待處理像素點是否在邊緣上。計算處于邊緣上的像素點的邊緣方向并定向插值，對于不在邊緣上的像素點進行行平均插值；遍歷整幅圖像，完成整幅圖像的去隔行處理。本發(fā)明通過對運動矢量和邊緣等信息進行自適應(yīng)選擇插值，自動融合運動補償插值和邊緣自適應(yīng)定向插值的優(yōu)點，抑制因運動估計不準而造成的插補錯誤，保護邊緣的連續(xù)性和畫面的銳利度。
文檔編號H04N7/01GK102025960SQ20101059068
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者丁勇, 嚴曉浪, 劉曉東, 葉森, 孫綱德, 宋文華, 張淵, 王翔, 賈夢楠 申請人:浙江大學(xué)