本發(fā)明涉及一種視頻處理中的去隔行方法。特別是涉及一種新的塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行方法。
背景技術(shù)：
：目前，一些主流的廣播電視系統(tǒng)中采用隔行掃描的格式處理視頻信號(hào)。針對(duì)一些只支持逐行掃描的播放設(shè)備，這里面涉及到視頻信號(hào)由隔行掃描轉(zhuǎn)向逐行掃描的格式轉(zhuǎn)換過程，這個(gè)格式轉(zhuǎn)換過程稱之為去隔行。隔行掃描會(huì)造成行間閃爍、鋸齒現(xiàn)象、爬行和羽化現(xiàn)象等視覺缺陷。因此，去隔行的目的就是插值缺失的像素值，并且去除隔行掃描造成的視覺缺陷。針對(duì)去隔行研究，前人做出了大量工作，提出了各種各樣的去隔行算法。這主要包括空域插值、時(shí)域插值、垂直時(shí)域?yàn)V波插值、基于邊緣插值、基于權(quán)重插值等等?？沼虿逯抵饕抢每沼蛐畔⒉逯等笔У南袼攸c(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)區(qū)域表現(xiàn)較好。時(shí)域插值主要是利用時(shí)域信息插值缺失的像素點(diǎn)，在靜止區(qū)域表現(xiàn)較好。垂直時(shí)域?yàn)V波插值綜合時(shí)域信息和空域信息，插值缺失的像素點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)幅度較小區(qū)域表現(xiàn)較好?；谶吘壊逯岛突跈?quán)重插值都是非線性去隔行算法，它們能夠在一定情況下，提供較好的效果?；谶\(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行算法是目前比較先進(jìn)的去隔行算法，它能夠在一些情況下提供比非運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行算法更好的效果。這種算法一般是通過運(yùn)動(dòng)估計(jì)找出有效的運(yùn)動(dòng)信息，通過有效的運(yùn)動(dòng)信息插值缺失的像素點(diǎn)，從而達(dá)到去隔行的目的。主要的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法有貝葉斯運(yùn)動(dòng)估計(jì)、塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)等，其中塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)由于相對(duì)簡單可行，得到了廣泛的使用。基于塊重疊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行算法使用塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)。這種算法在運(yùn)動(dòng)幅度不大區(qū)域能夠提供較好的去隔行效果，但是這種算法有誤差傳遞、插值精度較低、計(jì)算復(fù)雜度較高等缺陷。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠在較低計(jì)算復(fù)雜度的情況下提供較好的去隔行效果的新的塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種新的塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行方法，包括如下步驟：1)針對(duì)隔行掃描視頻序列的第一場，采用場內(nèi)信息進(jìn)行插值得到重建圖像，選取參考幀和一個(gè)待插值場，所述待插值場是基于之前的參考幀進(jìn)行重建，所述參考幀是與所述待插值場在時(shí)間上相鄰的前n個(gè)重建圖像；2)從待插值場中選取待匹配塊，待匹配塊的大小為m×(2n+1)，其中m是待匹配塊的列數(shù)，(2n+1)是待匹配塊的行數(shù)，待匹配塊中的奇數(shù)行都是原始像素點(diǎn)位置，偶數(shù)行都是待插值像素點(diǎn)位置，當(dāng)下次選取待匹配塊的時(shí)候，縱向上的兩個(gè)相鄰待匹配塊共用一行；3)從參考幀中選取矩形搜索窗，使步驟2)中所述的待匹配塊的位置對(duì)應(yīng)所述矩形搜索窗的中心位置；4)在矩形搜索窗中找到最佳匹配塊，包括：首先，搜索的過程中只使用待匹配塊中原始像素點(diǎn)和搜索窗中已獲得插值的像素點(diǎn)進(jìn)行搜索，其中將搜索窗中已獲得插值的像素點(diǎn)稱為重建像素點(diǎn)；(1)從搜索窗的左上角位置選取與待匹配塊相同大小的匹配塊開始搜索，使待匹配塊中的原始像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)所述匹配塊中的重建像素點(diǎn)，對(duì)一個(gè)所述的匹配塊進(jìn)行匹配操作；(2)水平向右移一個(gè)重建像素點(diǎn)的位置，重新選取與待匹配塊相同大小的匹配塊進(jìn)行匹配操作，直至這一行的末尾；(3)然后向下移動(dòng)兩行，在最左位置再重新選取與待匹配塊相同大小的匹配塊由左向右依次進(jìn)行匹配操作，直至搜索窗中所有的重建像素點(diǎn)都完成匹配操作；5)利用行平均算法獲得運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)的插值ILA(i,j)；6)采用中值濾波的方式阻止誤差傳遞，包括：針對(duì)步驟4)獲得的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)相鄰的上一行像素值I(i-1,j)、與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)相鄰的下一行像素值I(i+1,j)以及步驟5)獲得的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)的插值ILA(i,j)共四個(gè)值進(jìn)行中值濾波，由中值濾波得到的中間兩個(gè)值的均值是最終的插值結(jié)果F(i,j)，其中，最終插值的計(jì)算表達(dá)式如下：F(i,j)=medI(i-1,j)I(i+1,j)I^(i,j)ILA(i,j)÷2---(2);]]>7)針對(duì)待插值場邊界情況的處理，包括：當(dāng)待插值場是奇場時(shí)，對(duì)于底行的插值，是通過以底行為軸對(duì)稱向下擴(kuò)展一行，重復(fù)步驟2)至步驟6)；當(dāng)待插值場是偶場時(shí)，對(duì)于頂行的插值，是通過以頂行為軸對(duì)稱向上擴(kuò)展一行，重復(fù)步驟2)至步驟6)。步驟2)所述的縱向上的兩個(gè)相鄰待匹配塊共用一行，是縱向上兩個(gè)相鄰待匹配塊中上面的待匹配塊中的最下一行和下面的待匹配塊中的最上一行是同一行。步驟4)中所述的匹配操作，包括當(dāng)匹配塊中重建像素點(diǎn)的像素值和待匹配塊中與重建像素點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的原始像素點(diǎn)的像素值最接近時(shí)，將所述的匹配塊作為最佳匹配塊，把最佳匹配塊中原始像素點(diǎn)的像素值復(fù)制到待匹配塊中與最佳匹配塊中原始像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的待插值像素點(diǎn)位置，從而獲得運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牟逯挡襟E5)所述的利用行平均算法獲得運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)的插值ILA(i,j)的計(jì)算表達(dá)式如下：ILA(i,j)＝[I(i-1,j)+I(i+1,j)]÷2(1)其中，I(i-1,j)是與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)相鄰的上一行像素值，I(i+1,j)是與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)相鄰的下一行像素值。本發(fā)明的一種新的塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行方法，有效解決了傳統(tǒng)的基于塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行算法的誤差傳遞問題、插值精度較低問題和計(jì)算復(fù)雜度較高問題，能夠在較低計(jì)算復(fù)雜度的情況下提供較好的去隔行效果。具有如下有益效果：1、有效遏制了誤差傳遞問題，使得PSNR維持在一個(gè)較高的范圍；2、考慮到待匹配塊中原始像素值和搜索窗中重建像素值的奇偶性相同，因此只采用這兩類像素值進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，插值精度獲得了一定的提升，其中第二場的PSNR要比傳統(tǒng)的基于塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行算法的PSNR高1dB左右；3、在運(yùn)動(dòng)估計(jì)過程中，只使用搜索窗中重建像素值，因此數(shù)據(jù)量大大降低，計(jì)算復(fù)雜度也顯著降低。附圖說明圖1是本發(fā)明中新的塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行方法待匹配塊的塊重疊示意圖；圖2是本發(fā)明中新的塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行方法中塊匹配方式的示意圖；圖3是本發(fā)明中新的塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行方法測試所用的視頻序列圖；圖4是本發(fā)明去隔行方法與傳統(tǒng)基于塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行算法的重建圖像質(zhì)量對(duì)比。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的一種新的塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行方法做出詳細(xì)說明。本發(fā)明的一種新的塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行方法，包括如下步驟：1)針對(duì)隔行掃描視頻序列的第一場，采用場內(nèi)信息進(jìn)行插值得到重建圖像，選取參考幀和一個(gè)待插值場，所述待插值場是基于之前的參考幀進(jìn)行重建，所述參考幀是與所述待插值場在時(shí)間上相鄰的前n個(gè)重建圖像。2)從待插值場中選取待匹配塊，待匹配塊的大小為m×(2n+1)，其中m是待匹配塊的列數(shù)，(2n+1)是待匹配塊的行數(shù)，待匹配塊中的奇數(shù)行都是原始像素點(diǎn)位置，偶數(shù)行都是待插值像素點(diǎn)位置，當(dāng)下次選取待匹配塊的時(shí)候，縱向上的兩個(gè)相鄰待匹配塊共用一行，所述的縱向上的兩個(gè)相鄰待匹配塊共用一行，是縱向上兩個(gè)相鄰待匹配塊中上面的待匹配塊中的最下一行和下面的待匹配塊中的最上一行是同一行。3)從參考幀中選取矩形搜索窗，使步驟2)中所述的待匹配塊的位置對(duì)應(yīng)所述矩形搜索窗的中心位置。4)在矩形搜索窗中找到最佳匹配塊，包括：首先，搜索的過程中只使用待匹配塊中原始像素點(diǎn)和搜索窗中已獲得插值的像素點(diǎn)進(jìn)行搜索，其中將搜索窗中已獲得插值的像素點(diǎn)稱為重建像素點(diǎn)；(1)從搜索窗的左上角位置選取與待匹配塊相同大小的匹配塊開始搜索，使待匹配塊中的原始像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)所述匹配塊中的重建像素點(diǎn)，對(duì)一個(gè)所述的匹配塊進(jìn)行匹配操作；(2)水平向右移一個(gè)重建像素點(diǎn)的位置，重新選取與待匹配塊相同大小的匹配塊進(jìn)行匹配操作，直至這一行的末尾；(3)然后向下移動(dòng)兩行，在最左位置再重新選取與待匹配塊相同大小的匹配塊由左向右依次進(jìn)行匹配操作，直至搜索窗中所有的重建像素點(diǎn)都完成匹配操作；上面所述的匹配操作，包括當(dāng)匹配塊中重建像素點(diǎn)的像素值和待匹配塊中與重建像素點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的原始像素點(diǎn)的像素值最接近時(shí)，將所述的匹配塊作為最佳匹配塊，把最佳匹配塊中原始像素點(diǎn)的像素值復(fù)制到待匹配塊中與最佳匹配塊中原始像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的待插值像素點(diǎn)位置，從而獲得運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牟逯祱D2是當(dāng)待匹配塊的大小為4×3時(shí)匹配的示意圖，具體如下，當(dāng)D1～D8與O1～O8最接近時(shí)，就認(rèn)為該匹配塊是最佳匹配塊，那么待匹配塊中I1～I(xiàn)4就由R1～R4進(jìn)行填充，進(jìn)而獲得運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牟逯怠?)利用行平均算法獲得運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)的插值ILA(i,j)，所述的利用行平均算法獲得的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)的插值ILA(i,j)的計(jì)算表達(dá)式如下：ILA(i,j)＝[I(i-1,j)+I(i+1,j)]÷2(1)其中，I(i-1,j)是與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)相鄰的上一行像素值，I(i+1,j)是與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)相鄰的下一行像素值。6)為了解決原始算法中誤差傳遞的問題，這里采用中值濾波的方式阻止誤差傳遞，包括：針對(duì)步驟4)獲得的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)相鄰的上一行像素值I(i-1,j)、與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)相鄰的下一行像素值I(i+1,j)以及步驟5)獲得的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值點(diǎn)(i,j)的插值ILA(i,j)共四個(gè)值進(jìn)行中值濾波，由中值濾波得到的中間兩個(gè)值的均值是最終的插值結(jié)果F(i,j)，其中，最終插值的計(jì)算表達(dá)式如下：F(i,j)=medI(i-1,j)I(i+1,j)I^(i,j)ILA(i,j)÷2---(2);]]>7)針對(duì)待插值場邊界情況的處理，包括：當(dāng)待插值場是奇場時(shí)，對(duì)于底行的插值，是通過以底行為軸對(duì)稱向下擴(kuò)展一行，重復(fù)步驟2)至步驟6)；當(dāng)待插值場是偶場時(shí)，對(duì)于頂行的插值，是通過以頂行為軸對(duì)稱向上擴(kuò)展一行，重復(fù)步驟2)至步驟6)。圖4表示本發(fā)明所提去隔行方法獲得的重建圖像質(zhì)量和傳統(tǒng)的基于塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行算法(overlappedMC)獲得的重建圖像質(zhì)量對(duì)比，衡量指標(biāo)使用PSNR參數(shù)。測試視頻序列采用splash，其分辨率為720×576。表1為本發(fā)明所提去隔行方法和傳統(tǒng)的基于塊重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去隔行算法的計(jì)算復(fù)雜度對(duì)比。計(jì)量計(jì)算復(fù)雜度的方式采用插值一個(gè)像素所需要的各種運(yùn)算數(shù)量。表1下面是本發(fā)明方法的最佳實(shí)施方式：1、針對(duì)隔行掃描視頻序列的第一場，采用行平均插值算法進(jìn)行插值，得到重建圖像，選取一個(gè)待插值場和一個(gè)參考幀，其中參考幀是與該待插值場時(shí)間上相鄰的前一個(gè)重建圖像。行平均算法的計(jì)算表達(dá)式如(1)式所示。2、從待插值場中選取待匹配塊，待匹配塊的大小為4×3，最上一行和最下一行是原始像素的位置，中間一行是缺失像素的位置。當(dāng)下次選取待匹配塊的時(shí)候，其縱向上的兩個(gè)相鄰待匹配塊共用一行，也就是上面待匹配塊的最下一行和下面待匹配塊的最上一行是同一行，如圖1所示。3、從參考幀中選取搜索窗，搜索窗的大小為16×16，其中待匹配塊左上角的位置對(duì)應(yīng)搜索窗中(7,7)的位置(假設(shè)搜索窗的左上角位置為(0,0))。4、在搜索窗中找到最佳匹配塊，采用的匹配準(zhǔn)則如下：SAD=Σi=18|Di-Oi|---(3)]]>針對(duì)搜索窗中不同的匹配塊，認(rèn)為SAD值最小的塊為最佳匹配塊，那么待匹配塊中I1～I(xiàn)4就由R1～R4進(jìn)行填充，因而獲得了運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牟逯?，圖2是相關(guān)的示意圖。5、針對(duì)上一步驟獲得的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值與該插值相鄰的上一行像素值I(i-1,j)、與該插值相鄰的下一行像素值I(i+1,j)、利用行平均算法獲得的該位置的插值ILA(i,j)共四個(gè)值進(jìn)行中值濾波，其結(jié)果由中間兩個(gè)值的均值獲得。其中，這個(gè)均值也就是最后的插值結(jié)果F(i,j)由(2)式獲得，行平均算法獲得的插值ILA(i,j)由(1)式獲得。當(dāng)前第1頁1 2 3