幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)，更具體的，涉及一種幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002]幀率轉(zhuǎn)換(Frame Rate Convers1n, FRC)用于實(shí)現(xiàn)視頻源不同幀速率之間的變換，可以有效解決和改善視頻內(nèi)容播放時(shí)的抖動(dòng)和高清電視觀看時(shí)的液晶拖尾現(xiàn)象?；谶\(yùn)動(dòng)估計(jì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸兽D(zhuǎn)換算法是目前幀率轉(zhuǎn)換技術(shù)的主流實(shí)現(xiàn)方式，運(yùn)動(dòng)估計(jì)(Mot1n Estimat1n,ME)是該技術(shù)的關(guān)鍵之一，通過計(jì)算兩幀之間物體的運(yùn)動(dòng)矢量為補(bǔ)償插值提供運(yùn)動(dòng)信息，三維遞歸搜索法是目前硬件實(shí)現(xiàn)中通用的運(yùn)動(dòng)估計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。
[0003]已有技術(shù)實(shí)現(xiàn)是，通過指定若干塊(block)，將他們的運(yùn)動(dòng)估計(jì)矢量(Mot1nVector, MV)作為當(dāng)前需要計(jì)算block的候選運(yùn)動(dòng)矢量，比較他們的塊匹配程度，選出最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量作為當(dāng)前block的MV，完成該block的運(yùn)動(dòng)估計(jì)。但是這種算法得到的候選運(yùn)動(dòng)矢量，由于指定block的局限性，通常有很多是重復(fù)的，與當(dāng)前塊運(yùn)動(dòng)一致的MV未必能進(jìn)入候選運(yùn)動(dòng)矢量中，影響運(yùn)動(dòng)估計(jì)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法，可以將盡可能多的MV加入到候選運(yùn)動(dòng)矢量中，為當(dāng)前block提供更多的可能性，便于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的收斂。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法，包括步驟如下:
[0007]I)獲取當(dāng)前塊所在某個(gè)指定區(qū)域中所有塊的運(yùn)動(dòng)矢量；
[0008]2)比較這些運(yùn)動(dòng)矢量，選取出大小或方向不同，即具有差異性的運(yùn)動(dòng)矢量，將這些具有差異性的運(yùn)動(dòng)矢量作為當(dāng)前塊的候選運(yùn)動(dòng)矢量；
[0009]3)從這些候選運(yùn)動(dòng)矢量中根據(jù)設(shè)定的比較指標(biāo)選擇出最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量作為當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)矢量。
[0010]所述步驟I)的具體方法是:
[0011]將圖像按塊進(jìn)行分割，采用三維遞歸搜索法計(jì)算每個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量，認(rèn)為物體運(yùn)動(dòng)在時(shí)間和空間上存在連續(xù)性，故每個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量能利用時(shí)空相關(guān)矢量傳遞更新；指定包含當(dāng)前塊的一個(gè)含有NXM個(gè)塊的區(qū)域，獲取該NX M個(gè)塊已有的運(yùn)動(dòng)矢量。
[0012]該NXM個(gè)塊已有的運(yùn)動(dòng)矢量中有些是當(dāng)前第N幀的計(jì)算結(jié)果，為時(shí)間相關(guān)矢量，有些是上一次第N-1幀的計(jì)算結(jié)果，為空間相關(guān)矢量。
[0013]所述步驟2)的具體方法是:
[0014]對(duì)NXM個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行篩選，去除多余重復(fù)的矢量，選擇出大小或方向有差異的運(yùn)動(dòng)矢量，作為計(jì)算塊的時(shí)空候選運(yùn)動(dòng)矢量；同時(shí)，在NXM個(gè)塊中挑選若干個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量加上隨機(jī)矢量作為更新矢量加快運(yùn)動(dòng)收斂，將時(shí)空候選運(yùn)動(dòng)矢量、更新矢量、零矢量一起作為當(dāng)前計(jì)算塊的候選運(yùn)動(dòng)矢量。
[0015]所述步驟3)的具體方法是:每個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量都對(duì)應(yīng)一個(gè)原始?jí)K和匹配塊，用同一設(shè)定的比較指標(biāo)計(jì)算所有候選運(yùn)動(dòng)矢量對(duì)應(yīng)兩個(gè)塊的相似程度，每個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量便得到一個(gè)誤差指標(biāo)，用來表示該矢量的匹配塊相似程度；比較候選運(yùn)動(dòng)矢量的誤差指標(biāo)，根據(jù)該指標(biāo)選擇匹配塊相似程度最高的運(yùn)動(dòng)矢量，其被選為最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量。
[0016]所述比較指標(biāo)是指任何能夠用來衡量塊的相似性的準(zhǔn)則。
[0017]所述比較指標(biāo)包括絕對(duì)差值之和準(zhǔn)則(SAD)、均方誤差準(zhǔn)則或者根據(jù)位置、候選運(yùn)動(dòng)矢量類型，給誤差準(zhǔn)則計(jì)算結(jié)果加上一個(gè)懲罰系數(shù)，得到的判斷依據(jù)指標(biāo)。
[0018]所述絕對(duì)差值之和準(zhǔn)則，即SAD的計(jì)算方式如下:
[0019]SAD=E (|pa(i)_pb(i) I)
[0020]Pa⑴和Pb⑴指進(jìn)行比較的塊a和塊b中的第i個(gè)像素點(diǎn)。
[0021]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，所帶來的有益效果如下:
[0022]傳統(tǒng)三維遞歸搜索法中，當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)會(huì)參考其周圍塊的運(yùn)動(dòng)，一般用指定位置塊的運(yùn)動(dòng)矢量作為其時(shí)空域上的候選運(yùn)動(dòng)矢量；然而被挑選的塊，因?yàn)槲恢檬枪潭ǖ?，它們的運(yùn)動(dòng)矢量在很多時(shí)候可能都是一樣的，并不能完整地反映當(dāng)前塊周圍的運(yùn)動(dòng)，因此當(dāng)前塊的候選運(yùn)動(dòng)矢量很可能是一些重復(fù)的矢量，而其真正的矢量卻沒有被選為候選矢量，因此運(yùn)動(dòng)收斂速度不夠快。本發(fā)明技術(shù)方案引入一種新的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇的機(jī)制，通過篩選比較當(dāng)前塊周圍塊的運(yùn)動(dòng)矢量，可以把大小方向不同的運(yùn)動(dòng)矢量都列入候選運(yùn)動(dòng)矢量，避免大量候選矢量的重復(fù)而有效運(yùn)動(dòng)矢量卻被遺漏這一問題，可以有效加快運(yùn)動(dòng)估計(jì)的收斂。
【附圖說明】
[0023]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0024]圖1是本發(fā)明所提供的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]本發(fā)明所提供的幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法，包括步驟如下:
[0027]I)獲取當(dāng)前block所在某個(gè)指定區(qū)域中所有block的運(yùn)動(dòng)矢量；
[0028]2)比較這些運(yùn)動(dòng)矢量，選取出大小或方向不同，即具有差異性的運(yùn)動(dòng)矢量，將這些具有差異性的運(yùn)動(dòng)矢量作為當(dāng)前block的候選運(yùn)動(dòng)矢量；
[0029]3)從這些候選運(yùn)動(dòng)矢量中根據(jù)設(shè)定的比較指標(biāo)選擇出最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量作為當(dāng)前block的運(yùn)動(dòng)矢量。
[0030]本發(fā)明所提供的方法流程如圖1所示，具體內(nèi)容如下:
[0031]I)將圖像按塊進(jìn)行分割，指定包含當(dāng)前塊的一個(gè)含有NXM個(gè)塊的區(qū)域，獲取這NXM個(gè)塊已有的運(yùn)動(dòng)矢量(這些矢量有些是當(dāng)前第N幀的計(jì)算結(jié)果一一時(shí)間相關(guān)矢量，有些是上一次第N-1幀的計(jì)算結(jié)果一一空間相關(guān)矢量)；
[0032]2)對(duì)步驟I)中的NXM個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行篩選，這些矢量中可能有些是一樣的，去除多余重復(fù)的矢量，選擇出大小或方向有差異的運(yùn)動(dòng)矢量，作為計(jì)算塊的時(shí)空候選運(yùn)動(dòng)矢量；在這些塊中挑選(可根據(jù)算法經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行挑選)若干個(gè)矢量加上隨機(jī)矢量(隨機(jī)數(shù)構(gòu)成，硬件實(shí)現(xiàn)中可用查表完成)作為更新矢量加快運(yùn)動(dòng)收斂；最終，時(shí)空候選運(yùn)動(dòng)矢量，更新矢量，零矢量等一起作為當(dāng)前計(jì)算塊的候選運(yùn)動(dòng)矢量；
[0033]3)每個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量都對(duì)應(yīng)一個(gè)原始?jí)K和匹配塊，用同一準(zhǔn)則計(jì)算所有候選運(yùn)動(dòng)矢量對(duì)應(yīng)塊的相似程度，每個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量便得到一個(gè)指標(biāo)，用來表示該矢量的匹配塊相似程度；
[0034]4)上述準(zhǔn)則可以是，先利用絕對(duì)差和計(jì)算兩個(gè)塊像素值的匹配程度，公式為:
[0035]SAD=E (|pji)-pb(i) I)
[0036]其中Pa(i)和PJi)指進(jìn)行比較的塊a和塊b中的像素點(diǎn)；再根據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量的類型(時(shí)間候選矢量、空間候選矢量、更新矢量、零矢量等)以及其他因素在SAD值上增加一個(gè)懲罰因子，得到最終的評(píng)價(jià)依據(jù)；
[0037]5)比較候選運(yùn)動(dòng)矢量的誤差指標(biāo)，根據(jù)該指標(biāo)選擇匹配塊相似程度最高的運(yùn)動(dòng)矢量作為其最終的運(yùn)動(dòng)矢量。
[0038]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法，其特征在于，包括步驟如下: 1)獲取當(dāng)前塊所在某個(gè)指定區(qū)域中所有塊的運(yùn)動(dòng)矢量； 2)比較這些運(yùn)動(dòng)矢量，選取出大小或方向不同，即具有差異性的運(yùn)動(dòng)矢量，將這些具有差異性的運(yùn)動(dòng)矢量作為當(dāng)前塊的候選運(yùn)動(dòng)矢量； 3)從這些候選運(yùn)動(dòng)矢量中根據(jù)設(shè)定的比較指標(biāo)選擇出最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量作為當(dāng)前塊的運(yùn)動(dòng)矢量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法，其特征在于，所述步驟I)的具體方法是: 將圖像按塊進(jìn)行分割，采用三維遞歸搜索法計(jì)算每個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量，認(rèn)為物體運(yùn)動(dòng)在時(shí)間和空間上存在連續(xù)性，故每個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量能利用時(shí)空相關(guān)矢量傳遞更新；指定包含當(dāng)前塊的一個(gè)含有NXM個(gè)塊的區(qū)域，獲取該NXM個(gè)塊已有的運(yùn)動(dòng)矢量，M，N為大于2的整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法，其特征在于，該NXM個(gè)塊已有的運(yùn)動(dòng)矢量中有些是當(dāng)前第N幀的計(jì)算結(jié)果，為空間相關(guān)矢量，有些是上一次第N-1幀的計(jì)算結(jié)果，為時(shí)間相關(guān)矢量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法，其特征在于，所述步驟2)的具體方法是: 對(duì)NXM個(gè)塊的運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行篩選，去除多余重復(fù)的矢量，選擇出大小或方向有差異的運(yùn)動(dòng)矢量，作為計(jì)算塊的時(shí)空候選運(yùn)動(dòng)矢量；同時(shí)，在NXM個(gè)塊中挑選若干個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量加上隨機(jī)矢量作為更新矢量加快運(yùn)動(dòng)收斂，將時(shí)空候選運(yùn)動(dòng)矢量、更新矢量、零矢量一起作為當(dāng)前計(jì)算塊的候選運(yùn)動(dòng)矢量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法，其特征在于，所述步驟3)的具體方法是:每個(gè)候選運(yùn)動(dòng)矢量都對(duì)應(yīng)一個(gè)原始?jí)K和匹配塊，用同一設(shè)定的比較指標(biāo)計(jì)算所有候選運(yùn)動(dòng)矢量對(duì)應(yīng)兩個(gè)塊的相似程度，每個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量便得到一個(gè)誤差指標(biāo)，用來表示該矢量的匹配塊相似程度；比較候選運(yùn)動(dòng)矢量的誤差指標(biāo)，根據(jù)該指標(biāo)選擇匹配塊相似程度最高的運(yùn)動(dòng)矢量，其被選為最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法，其特征在于，所述比較指標(biāo)是指任何能夠用來衡量塊的相似性的準(zhǔn)則。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法，其特征在于，所述比較指標(biāo)包括絕對(duì)差值之和準(zhǔn)則、均方誤差準(zhǔn)則或者根據(jù)位置、候選運(yùn)動(dòng)矢量類型，給絕對(duì)差值之和準(zhǔn)則或均方誤差準(zhǔn)則的計(jì)算結(jié)果加上一個(gè)懲罰系數(shù)，得到的判斷依據(jù)指標(biāo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法，其特征在于，所述絕對(duì)差值之和準(zhǔn)則，即SAD的計(jì)算方式如下:SAD = Σ (|pa(i)-pb(i)) Pa (i)和Pb (i)指進(jìn)行比較的塊a和塊b中的第i個(gè)像素點(diǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種幀率轉(zhuǎn)換中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的候選運(yùn)動(dòng)矢量選擇方法，包括步驟如下：1)獲取當(dāng)前block所在某個(gè)指定區(qū)域中所有block的運(yùn)動(dòng)矢量；2)比較這些運(yùn)動(dòng)矢量，選取出大小或方向不同，即具有差異性的運(yùn)動(dòng)矢量，將這些具有差異性的運(yùn)動(dòng)矢量作為當(dāng)前block的候選運(yùn)動(dòng)矢量；3)從這些候選運(yùn)動(dòng)矢量中根據(jù)指定的比較指標(biāo)選擇出最優(yōu)運(yùn)動(dòng)矢量作為當(dāng)前block的運(yùn)動(dòng)矢量。本發(fā)明方法能夠?qū)⒈M可能多的MV加入到候選運(yùn)動(dòng)矢量中，為當(dāng)前block提供更多的候選運(yùn)動(dòng)矢量可能性，便于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的收斂。
【IPC分類】H04N19-176, H04N19-533
【公開號(hào)】CN104811726
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510203616
【發(fā)明人】姜建德, 余橫, 馬琰, 劉廣智, 袁嘉林
【申請(qǐng)人】宏祐圖像科技(上海)有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月24日