一種雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法和視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法及系統(tǒng)，獲取前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像后，分別進(jìn)行基于前向塊匹配和基于后向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，然后根據(jù)分別獲取到的最小的SAD值和對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢量得到最終運(yùn)動(dòng)矢量，得到的最終運(yùn)動(dòng)矢量準(zhǔn)確描述了運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)情況，解決了運(yùn)動(dòng)矢量不準(zhǔn)確引起的運(yùn)動(dòng)物體與背景混淆的現(xiàn)象。本發(fā)明還提供了一種視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法及系統(tǒng)，根據(jù)雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法及系統(tǒng)獲取最終運(yùn)動(dòng)矢量，然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)矢量濾波、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償及塊效應(yīng)處理，最后獲取的插幀圖像消除了運(yùn)動(dòng)物體與背景混淆的現(xiàn)象及塊效應(yīng)現(xiàn)象，提高了插幀圖像的圖像質(zhì)量，減少了視頻畫(huà)面的不流暢及不連貫等問(wèn)題，提高了視頻視覺(jué)效果。
【專利說(shuō)明】一種雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法和視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及視頻圖像處理領(lǐng)域，具體地涉及一種雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法和視頻幀率上 轉(zhuǎn)換方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于近些年來(lái)數(shù)字圖像處理技術(shù)和多媒體信息技術(shù)的快速發(fā)展，高清視頻會(huì)議被 廣泛地應(yīng)用在各種會(huì)場(chǎng)當(dāng)中，特別是以1080p高清為代表。1080p高清技術(shù)帶來(lái)了高質(zhì)量的 畫(huà)質(zhì)，但同時(shí)，由于高畫(huà)質(zhì)的要求，使得在視頻信息傳輸過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)帶寬限制的問(wèn)題比較 突出，在有限網(wǎng)絡(luò)帶寬下，視頻的幀率被迫降低，從而使得整個(gè)視頻流播放時(shí)，畫(huà)面會(huì)出現(xiàn) 不流暢，特別是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)作不連續(xù)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們需要引入視頻幀率上轉(zhuǎn)換 方法，把低幀率轉(zhuǎn)換為高幀率，盡量減少視頻畫(huà)面的不流暢和不連貫等問(wèn)題，提高視頻視覺(jué) 效果。
[0003] 視頻幀率上轉(zhuǎn)換技術(shù)通過(guò)分析相鄰幀的相關(guān)性來(lái)得到插值幀，從而把較低幀率轉(zhuǎn) 換為較高幀率。常用的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法大致可以歸納為兩個(gè)大類，第一類是沒(méi)有考慮 相鄰幀間運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，比如幀間重復(fù)方法和幀間平均方法。幀間重復(fù)方法是指直 接對(duì)當(dāng)前幀進(jìn)行復(fù)制作為插值幀，幀間平均方法是指通過(guò)對(duì)前后幀求平均得到插值幀，雖 然上述兩種方法在幀率上得到了提高，但是容易產(chǎn)生圖像運(yùn)動(dòng)突變的現(xiàn)象或運(yùn)動(dòng)物體邊緣 模糊的現(xiàn)象。第二類是考慮了相鄰幀間運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其中以運(yùn)動(dòng)估計(jì)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 的方法為代表，由于分析了運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在提高幀率的前提下，插值幀的圖像質(zhì)量 得到了較大的改善。但是，對(duì)于第二類方法而言，通過(guò)運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)可以得到運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn) 動(dòng)矢量，運(yùn)動(dòng)矢量反映了運(yùn)動(dòng)物體在幀間的運(yùn)動(dòng)情況，如果采用運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法得不到準(zhǔn)確 的運(yùn)動(dòng)矢量的話，則插值幀的圖像質(zhì)量效果可能比第一類方法還要差的。因此，運(yùn)動(dòng)估計(jì)技 術(shù)成為視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法的關(guān)鍵部分。
[0004] 常用的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法有基于塊匹配的單向搜索方法、基于塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì) 方法?；趬K匹配的單向搜索方法是指在相鄰兩幀中進(jìn)行從前一幀到當(dāng)前幀的塊匹配搜索 (簡(jiǎn)稱前向塊匹配）或從當(dāng)前幀到前一幀的塊匹配搜索（簡(jiǎn)稱后向塊匹配）。但是，該方法 使得插值幀中的某個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)于多個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量或者沒(méi)有運(yùn)動(dòng)矢量與之對(duì)應(yīng)，由此可能會(huì) 產(chǎn)生"重疊"現(xiàn)象和"空洞"現(xiàn)象?；趬K匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)是Byung-Tae Choi等人提 出的，是指賦予插值幀的當(dāng)前圖像塊一個(gè)初始的運(yùn)動(dòng)矢量，然后以該運(yùn)動(dòng)矢量為中心的一 定變化范圍內(nèi)在前一幀和當(dāng)前幀中對(duì)稱地進(jìn)行塊匹配搜索，找到使兩者最相似的的位移量 作為當(dāng)前圖像塊的運(yùn)動(dòng)矢量。該方法較好地解決了"重疊"現(xiàn)象和"空洞"現(xiàn)象，其中被賦予 的初始的運(yùn)動(dòng)矢量是通過(guò)采用單一的前向或后向塊匹配搜索得到，因?yàn)樵摲椒ㄖ豢紤]了基 于單向的塊匹配搜索的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，得到的運(yùn)動(dòng)矢量不能完全準(zhǔn)確地反映運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)，然而塊匹配的運(yùn)動(dòng)矢量不準(zhǔn)確會(huì)導(dǎo)致插值幀中出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體與背景混淆的現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于現(xiàn)有技術(shù)中用于視頻幀率上轉(zhuǎn)換的基于單 向的塊匹配搜索的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法得到的運(yùn)動(dòng)矢量不能完全準(zhǔn)確地反映運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)，從而提出一種雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法和視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法及系統(tǒng)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，包括如下步驟：
[0008] 獲取前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像；
[0009] 根據(jù)前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像進(jìn)行基于前向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，獲取第一 SAD值及對(duì)應(yīng)的第一運(yùn)動(dòng)矢量，所述第一 SAD值為基于前向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)獲取的 所有SAD值中最小的SAD值；
[0010] 根據(jù)前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像進(jìn)行基于后向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，獲取第二 SAD值及對(duì)應(yīng)的第二運(yùn)動(dòng)矢量，所述第二SAD值為基于后向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)獲取的 所有SAD值中最小的SAD值；
[0011] 根據(jù)所述第一 SAD值、所述第一運(yùn)動(dòng)矢量、所述第二SAD值和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量獲 取最終運(yùn)動(dòng)矢量。
[0012] 上述雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，所述根據(jù)所述第一 SAD值、所述第一運(yùn)動(dòng)矢量、所述第二 SAD值和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量獲取最終運(yùn)動(dòng)矢量的步驟，包括通過(guò)如下公式計(jì)算最終運(yùn)動(dòng)矢 量：
[0013] f = a1*f1+a2*f2
[0014] 其中，f表不最終運(yùn)動(dòng)矢量，ai表不第一運(yùn)動(dòng)矢量的權(quán)值，a2表不第二運(yùn)動(dòng)矢量的 權(quán)值，表示第一運(yùn)動(dòng)矢量，表示第二運(yùn)動(dòng)矢量，〇〈 ai〈l，〇〈％〈1。
[0015] 上述雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，所述根據(jù)所述第一 SAD值、所述第一運(yùn)動(dòng)矢量、所述第二 SAD值和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量獲取最終運(yùn)動(dòng)矢量的步驟還包括計(jì)算和a2的過(guò)程，如下：
[0016] 當(dāng) SADi+SAD2 = 0 時(shí)，ai = a2 = 0· 5 ;
[0017] 當(dāng) SADi+SAD2 關(guān) 0 時(shí)，a! = l-SADiASADi+SADj，a2 = l-SADyCSADi+SAD^ ;
[0018] 其中SADi為第一 SAD值，SAD2為第二SAD值。
[0019] 上述雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，所述根據(jù)所述第一 SAD值、所述第一運(yùn)動(dòng)矢量、所述第二 SAD值和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量獲取最終運(yùn)動(dòng)矢量的步驟還包括計(jì)算和a2的過(guò)程，如下：
[0020] 當(dāng) SADi = SAD2 = 0 時(shí)，ai = a2 = 0· 5 ;
[0021] 當(dāng) SAD!尹且 SAD2 尹 0 時(shí)，a! = 1-SAD^ (SAD^+SADj)，a2 = 1-SAD2V (SAD^+SADj);
[0022] 其中SADi為第一 SAD值，SAD2為第二SAD值。
[0023] 上述雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，所述根據(jù)前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像進(jìn)行基于前向塊匹配 的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，獲取第一 SAD值及對(duì)應(yīng)的第一運(yùn)動(dòng)矢量的步驟包括：
[0024] 以前一幀圖像到當(dāng)前幀圖像進(jìn)行塊匹配搜索，獲取運(yùn)動(dòng)矢量h ;
[0025] 將所述運(yùn)動(dòng)矢量h作為雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)的初始值；
[0026] 在所述運(yùn)動(dòng)矢量^的一定閾值范圍內(nèi)進(jìn)行前一幀圖像與當(dāng)前幀圖像的塊匹配搜 索，獲取所有的SAD值；
[0027] 將所有的SAD值中選取最小的SAD值作為第一 SAD值，第一 SAD值對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢 量為第一運(yùn)動(dòng)矢量。
[0028] 上述雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，所述根據(jù)前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像進(jìn)行基于后向塊匹配 的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，獲取第二SAD值及對(duì)應(yīng)的第二運(yùn)動(dòng)矢量的步驟包括：
[0029] 以當(dāng)前幀圖像到前一幀圖像進(jìn)行塊匹配搜索，獲取運(yùn)動(dòng)矢量t2 ;
[0030] 將所述運(yùn)動(dòng)矢量t2作為雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)的初始值；
[0031] 在所述運(yùn)動(dòng)矢量t2的一定閾值范圍內(nèi)進(jìn)行前一幀圖像與當(dāng)前幀圖像的塊匹配搜 索，獲取所有的SAD值；
[0032] 將所有的SAD值中選取最小的SAD值作為第二SAD值，第二SAD值對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢 量為第二運(yùn)動(dòng)矢量。
[0033] 上述雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，所述SAD值為前一幀圖像中的圖像塊與當(dāng)前幀圖像中的 圖像塊的對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的像素值的絕對(duì)差的和。
[0034] 一種視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法，包括如下步驟：
[0035] T1 :利用上述所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法獲取最終運(yùn)動(dòng)矢量；
[0036] T2 :對(duì)插幀圖像進(jìn)行最終運(yùn)動(dòng)矢量濾波；
[0037] T3 :對(duì)濾波后的插幀圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；
[0038] T4 :對(duì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的插幀圖像進(jìn)行塊效應(yīng)處理；
[0039] T5 :獲取最終的插巾貞圖像。
[0040] 一種雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，包括：
[0041] 圖像獲取模塊，用于獲取前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像；
[0042] 第一數(shù)據(jù)獲取模塊，用于根據(jù)前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像進(jìn)行基于前向塊匹配的雙 向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，獲取第一 SAD值及對(duì)應(yīng)的第一運(yùn)動(dòng)矢量，所述第一 SAD值為基于前向塊匹配 的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)獲取的所有SAD值中最小的SAD值；
[0043] 第二數(shù)據(jù)獲取模塊，用于根據(jù)前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像進(jìn)行基于后向塊匹配的雙 向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，獲取第二SAD值及對(duì)應(yīng)的第二運(yùn)動(dòng)矢量，所述第二SAD值為基于后向塊匹配的 雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)獲取的所有SAD值中最小的SAD值；
[0044] 最終運(yùn)動(dòng)矢量獲取模塊，用于根據(jù)所述第一 SAD值、所述第一運(yùn)動(dòng)矢量、所述第二 SAD值和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量獲取最終運(yùn)動(dòng)矢量。
[0045] 上述雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，最終運(yùn)動(dòng)矢量獲取模塊中包括通過(guò)如下公式計(jì)算最終運(yùn) 動(dòng)矢量：
[0046] f =
[0047] 其中，f表示最終運(yùn)動(dòng)矢量，ai表示第一運(yùn)動(dòng)矢量的權(quán)值，a2表示第二運(yùn)動(dòng)矢量的 權(quán)值，表示第一運(yùn)動(dòng)矢量，表示第二運(yùn)動(dòng)矢量，〇〈 ai〈l，〇〈％〈1。
[0048] 上述雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，最終運(yùn)動(dòng)矢量獲取模塊中還包括計(jì)算和a2的過(guò)程，如 下：
[0049] 當(dāng) SADi+SAD2 = 0 時(shí)，ai = a2 = 0· 5 ;
[0050] 當(dāng) SADi+SAD2 關(guān) 0 時(shí)，a! = l-SADiASADi+SADj，a2 = l-SADyCSADi+SAD^ ;
[0051] 其中SADi為第一 SAD值，SAD2為第二SAD值。
[0052] 上述雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，最終運(yùn)動(dòng)矢量獲取模塊中還包括計(jì)算和a2的過(guò)程，如 下：
[0053] 當(dāng) SADi = SAD2 = 0 時(shí)，ai = a2 = 0· 5 ;
[0054] 當(dāng) SAD!尹且 SAD2 尹 0 時(shí)，a! = 1-SAD^ (SAD^+SADj)，a2 = 1_SAD2V (SAD^+SADj);
[0055] 其中SADi為第一 SAD值，SAD2為第二SAD值。
[0056] 上述雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，第一數(shù)據(jù)獲取模塊具體包括：
[0057] 第一前向塊匹配子模塊，用于以前一幀圖像到當(dāng)前幀圖像進(jìn)行塊匹配搜索，獲取 運(yùn)動(dòng)矢量L ;
[0058] 第一初始值設(shè)置子模塊，用于將所述運(yùn)動(dòng)矢量h作為雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)的初始值；
[0059] 第一雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)子模塊，用于在所述運(yùn)動(dòng)矢量h的一定閾值范圍內(nèi)進(jìn)行前一幀 圖像與當(dāng)前幀圖像的塊匹配搜索，獲取所有的SAD值；
[0060] 第一數(shù)據(jù)獲取子模塊，用于將第一雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)子模塊中獲取的所有的SAD值中 選取最小的SAD值作為第一 SAD值，第一 SAD值對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢量為第一運(yùn)動(dòng)矢量。
[0061] 上述雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，第二數(shù)據(jù)獲取模塊具體包括：
[0062] 第二后向塊匹配子模塊，用于以當(dāng)前幀圖像到前一幀圖像進(jìn)行塊匹配搜索，獲取 運(yùn)動(dòng)矢量t2 ;
[0063] 第二初始值設(shè)置子模塊，用于將所述運(yùn)動(dòng)矢量t2作為雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)的初始值；
[0064] 第二雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)子模塊，用于在所述運(yùn)動(dòng)矢量t2的一定閾值范圍內(nèi)進(jìn)行前一幀 圖像與當(dāng)前幀圖像的塊匹配搜索，獲取所有的SAD值；
[0065] 第二數(shù)據(jù)獲取子模塊，用于將第二雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)子模塊中獲取的所有的SAD值中 選取最小的SAD值作為第二SAD值，第二SAD值對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢量為第二運(yùn)動(dòng)矢量。
[0066] 上述雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，第一數(shù)據(jù)子模塊和第二數(shù)據(jù)子模塊中，所述SAD值為前 一幀圖像中的圖像塊與當(dāng)前幀圖像中的圖像塊的對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的像素值的絕對(duì)差的和。
[0067] 一種視頻幀率上轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，包括：
[0068] 上述所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，用于獲取最終運(yùn)動(dòng)矢量；
[0069] 濾波模塊，用于對(duì)插幀圖像進(jìn)行最終運(yùn)動(dòng)矢量濾波；
[0070] 補(bǔ)償模塊，用于對(duì)濾波后的插幀圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；
[0071] 塊效應(yīng)處理模塊，用于對(duì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的插幀圖像進(jìn)行塊效應(yīng)處理；
[0072] 插幀圖像獲取模塊，用于獲取最終的插幀圖像。
[0073] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0074] (1)本發(fā)明所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法及系統(tǒng)，獲取前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像后，分 別進(jìn)行基于前向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)和基于后向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，然后根據(jù)分別 獲取到的最小的SAD值和對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢量獲取最終的運(yùn)動(dòng)矢量，獲取的最終運(yùn)動(dòng)矢量準(zhǔn)確 描述了運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)情況，解決了運(yùn)動(dòng)矢量不準(zhǔn)確引起的運(yùn)動(dòng)物體與背景混淆的現(xiàn)象。
[0075] (2)本發(fā)明所述的視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法及系統(tǒng)，根據(jù)雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法及系統(tǒng)獲 取最終運(yùn)動(dòng)矢量，對(duì)插值幀圖像進(jìn)行最終運(yùn)動(dòng)矢量濾波，濾波后再進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償及塊效應(yīng) 處理，最后獲取的插幀圖像消除了運(yùn)動(dòng)物體與背景混淆的現(xiàn)象及塊效應(yīng)現(xiàn)象，提高了插幀 圖像的圖像質(zhì)量。減少了視頻畫(huà)面的不流暢及不連貫等問(wèn)題，提高了視頻視覺(jué)效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0076] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合 附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0077] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法的流程圖；
[0078] 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)示意圖；
[0079] 圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法的流程圖；
[0080] 圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種塊效應(yīng)處理不意圖；
[0081] 圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)框圖；
[0082] 圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種視頻幀率上轉(zhuǎn)換系統(tǒng)框圖。
[0083] 圖中附圖標(biāo)記表示為：1-前一幀圖像、2-插幀圖像、3-當(dāng)前幀圖像、R1-第一局部 區(qū)域、R2-第二局部區(qū)域、R3-第三局部區(qū)域，B1?B9-圖像塊。

【具體實(shí)施方式】
[0084] 實(shí)施例1
[0085] 本實(shí)施例提供一種雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，如圖1所示，包括如下步驟：
[0086] S1 :讀取前一巾貞圖像pre_img和當(dāng)前巾貞圖像cur_img。
[0087] S2:根據(jù)前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像進(jìn)行基于前向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，獲取第 一 SAD值及對(duì)應(yīng)的第一運(yùn)動(dòng)矢量，所述第一 SAD值為基于前向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)獲取 的所有SAD值中最小的SAD值。
[0088] 步驟S2具體包括如下步驟：
[0089] S21 :取出前一幀圖像pre」mg中的一個(gè)4x4大小的圖像塊，在當(dāng)前幀圖像cur_ img的+/-8像素點(diǎn)的搜索范圍內(nèi)進(jìn)行相似塊匹配，該搜索范圍是以當(dāng)前圖像塊左上角坐標(biāo) 為中心的上下左右各8個(gè)像素，塊匹配準(zhǔn)則采用SAD準(zhǔn)則，SAD值為兩個(gè)圖像塊的對(duì)應(yīng)像素 點(diǎn)的像素值的絕對(duì)差的和，公式如下：
[0090]

【權(quán)利要求】
1. 一種雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟： 獲取前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像； 根據(jù)前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像進(jìn)行基于前向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，獲取第一 SAD值 及對(duì)應(yīng)的第一運(yùn)動(dòng)矢量，所述第一 SAD值為基于前向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)獲取的所有 SAD值中最小的SAD值； 根據(jù)前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像進(jìn)行基于后向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，獲取第二SAD值 及對(duì)應(yīng)的第二運(yùn)動(dòng)矢量，所述第二SAD值為基于后向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)獲取的所有 SAD值中最小的SAD值； 根據(jù)所述第一 SAD值、所述第一運(yùn)動(dòng)矢量、所述第二SAD值和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量獲取最 終運(yùn)動(dòng)矢量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一 SAD值、 所述第一運(yùn)動(dòng)矢量、所述第二SAD值和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量獲取最終運(yùn)動(dòng)矢量的步驟，包括 通過(guò)如下公式計(jì)算最終運(yùn)動(dòng)矢量： f = a^fi+a^f；, 其中，f表示最終運(yùn)動(dòng)矢量，％表示第一運(yùn)動(dòng)矢量的權(quán)值，a2表示第二運(yùn)動(dòng)矢量的權(quán)值， 表示第一運(yùn)動(dòng)矢量，表示第二運(yùn)動(dòng)矢量，〇〈ai〈i，〇〈％〈1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一 SAD 值、所述第一運(yùn)動(dòng)矢量、所述第二SAD值和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量獲取最終運(yùn)動(dòng)矢量的步驟還 包括計(jì)算ai和a2的過(guò)程，如下： 當(dāng) SADi+SAD2 = 0 時(shí)，ai = a2 = 0· 5 ; 當(dāng) SADi+SAD2 關(guān) 0 時(shí)，a! = l-SADiASADi+SAD》，a2 = l-SADsASADi+SADj ; 其中SADi為第一 SAD值，SAD2為第二SAD值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一 SAD 值、所述第一運(yùn)動(dòng)矢量、所述第二SAD值和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量獲取最終運(yùn)動(dòng)矢量的步驟還 包括計(jì)算ai和a2的過(guò)程，如下： 當(dāng) SADi = SAD2 = 0 時(shí)，ai = a2 = 0· 5 ; 當(dāng) SAD!關(guān)且 SAD2 關(guān) 0 時(shí)，ai = l-SAD^ASADj+SAD/)，a2 = l-SAD/ASAD^+SAD/); 其中SADi為第一 SAD值，SAD2為第二SAD值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，所述根據(jù)前一幀圖 像和當(dāng)前幀圖像進(jìn)行基于前向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，獲取第一 SAD值及對(duì)應(yīng)的第一運(yùn)動(dòng) 矢量的步驟包括： 以前一幀圖像到當(dāng)前幀圖像進(jìn)行塊匹配搜索，獲取運(yùn)動(dòng)矢量A ; 將所述運(yùn)動(dòng)矢量^作為雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)的初始值； 在所述運(yùn)動(dòng)矢量h的一定閾值范圍內(nèi)進(jìn)行前一幀圖像與當(dāng)前幀圖像的塊匹配搜索，獲 取所有的SAD值； 將所有的SAD值中選取最小的SAD值作為第一 SAD值，第一 SAD值對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢量為 第一運(yùn)動(dòng)矢量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，所述根據(jù)前一幀圖 像和當(dāng)前幀圖像進(jìn)行基于后向塊匹配的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)，獲取第二SAD值及對(duì)應(yīng)的第二運(yùn)動(dòng) 矢量的步驟包括： 以當(dāng)前幀圖像到前一幀圖像進(jìn)行塊匹配搜索，獲取運(yùn)動(dòng)矢量t2; 將所述運(yùn)動(dòng)矢量t2作為雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)的初始值； 在所述運(yùn)動(dòng)矢量t2的一定閾值范圍內(nèi)進(jìn)行前一幀圖像與當(dāng)前幀圖像的塊匹配搜索，獲 取所有的SAD值； 將所有的SAD值中選取最小的SAD值作為第二SAD值，第二SAD值對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢量為 第二運(yùn)動(dòng)矢量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法，其特征在于，所述SAD值為前一幀 圖像中的圖像塊與當(dāng)前幀圖像中的圖像塊的對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的像素值的絕對(duì)差的和。
8. -種視頻幀率上轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，包括如下步驟： T1 :利用權(quán)利要求1-7任一所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法獲取最終運(yùn)動(dòng)矢量； T2 :對(duì)插幀圖像進(jìn)行最終運(yùn)動(dòng)矢量濾波； T3 :對(duì)濾波后的插幀圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償； T4 :對(duì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的插幀圖像進(jìn)行塊效應(yīng)處理； T5 :獲取最終的插幀圖像。
9. 一種雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，包括： 圖像獲取模塊，用于獲取前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像； 第一數(shù)據(jù)獲取模塊，用于根據(jù)前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像進(jìn)行基于前向塊匹配的雙向運(yùn) 動(dòng)估計(jì)，獲取第一 SAD值及對(duì)應(yīng)的第一運(yùn)動(dòng)矢量，所述第一 SAD值為基于前向塊匹配的雙 向運(yùn)動(dòng)估計(jì)獲取的所有SAD值中最小的SAD值； 第二數(shù)據(jù)獲取模塊，用于根據(jù)前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像進(jìn)行基于后向塊匹配的雙向運(yùn) 動(dòng)估計(jì)，獲取第二SAD值及對(duì)應(yīng)的第二運(yùn)動(dòng)矢量，所述第二SAD值為基于后向塊匹配的雙向 運(yùn)動(dòng)估計(jì)獲取的所有SAD值中最小的SAD值； 最終運(yùn)動(dòng)矢量獲取模塊，用于根據(jù)所述第一 SAD值、所述第一運(yùn)動(dòng)矢量、所述第二SAD 值和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量獲取最終運(yùn)動(dòng)矢量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，最終運(yùn)動(dòng)矢量獲取模塊中 包括通過(guò)如下公式計(jì)算最終運(yùn)動(dòng)矢量： f = a^fi+a^f；, 其中，f表示最終運(yùn)動(dòng)矢量，％表示第一運(yùn)動(dòng)矢量的權(quán)值，a2表示第二運(yùn)動(dòng)矢量的權(quán)值， 表示第一運(yùn)動(dòng)矢量，表示第二運(yùn)動(dòng)矢量，〇〈ai〈i，〇〈％〈1。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，最終運(yùn)動(dòng)矢量獲取模 塊中還包括計(jì)算ai和a 2的過(guò)程，如下： 當(dāng) SADi+SAD2 = 0 時(shí)，ai = a2 = 0· 5 ; 當(dāng) SADi+SAD2 關(guān) 0 時(shí)，a! = l-SADiASADi+SAD》，a2 = l-SADsASADi+SADj ; 其中SADi為第一 SAD值，SAD2為第二SAD值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，最終運(yùn)動(dòng)矢量獲取模 塊中還包括計(jì)算叫和a2的過(guò)程，如下： 當(dāng) SADi = SAD2 = 0 時(shí)，ai = a2 = 0· 5 ; 當(dāng) SAD!關(guān)且 SAD2 關(guān) 0 時(shí)，ai = l-SAD^ASADj+SAD/)，a2 = l-SAD/ASAD^+SAD/); 其中SADi為第一 SAD值，SAD2為第二SAD值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9-12任一所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，第一數(shù)據(jù)獲取模 塊具體包括： 第一前向塊匹配子模塊，用于以前一幀圖像到當(dāng)前幀圖像進(jìn)行塊匹配搜索，獲取運(yùn)動(dòng) 矢量A ; 第一初始值設(shè)置子模塊，用于將所述運(yùn)動(dòng)矢量^作為雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)的初始值； 第一雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)子模塊，用于在所述運(yùn)動(dòng)矢量^的一定閾值范圍內(nèi)進(jìn)行前一幀圖像 與當(dāng)前幀圖像的塊匹配搜索，獲取所有的SAD值； 第一數(shù)據(jù)獲取子模塊，用于將第一雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)子模塊中獲取的所有的SAD值中選取 最小的SAD值作為第一 SAD值，第一 SAD值對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢量為第一運(yùn)動(dòng)矢量。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9-13任一所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，第二數(shù)據(jù)獲取模 塊具體包括： 第二后向塊匹配子模塊，用于以當(dāng)前幀圖像到前一幀圖像進(jìn)行塊匹配搜索，獲取運(yùn)動(dòng) 矢量t2 ; 第二初始值設(shè)置子模塊，用于將所述運(yùn)動(dòng)矢量t2作為雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)的初始值； 第二雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)子模塊，用于在所述運(yùn)動(dòng)矢量&的一定閾值范圍內(nèi)進(jìn)行前一幀圖像 與當(dāng)前幀圖像的塊匹配搜索，獲取所有的SAD值； 第二數(shù)據(jù)獲取子模塊，用于將第二雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)子模塊中獲取的所有的SAD值中選取 最小的SAD值作為第二SAD值，第二SAD值對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)矢量為第二運(yùn)動(dòng)矢量。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9-14任一所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，第一數(shù)據(jù)子模塊 和第二數(shù)據(jù)子模塊中，所述SAD值為前一幀圖像中的圖像塊與當(dāng)前幀圖像中的圖像塊的對(duì) 應(yīng)像素點(diǎn)的像素值的絕對(duì)差的和。
16. -種視頻幀率上轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，其特征在于，包括： 權(quán)利要求9-15任一所述的雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)系統(tǒng)，用于獲取最終運(yùn)動(dòng)矢量； 濾波模塊，用于對(duì)插幀圖像進(jìn)行最終運(yùn)動(dòng)矢量濾波； 補(bǔ)償模塊，用于對(duì)濾波后的插幀圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償； 塊效應(yīng)處理模塊，用于對(duì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的插幀圖像進(jìn)行塊效應(yīng)處理； 插幀圖像獲取模塊，用于獲取最終的插幀圖像。
【文檔編號(hào)】H04N19/577GK104219533SQ201410495756
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】熊超, 章勇, 曹李軍, 陳衛(wèi)東 申請(qǐng)人:蘇州科達(dá)科技股份有限公司