幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及圖像處理技術，更具體的，涉及一種幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法。
【背景技術】
[0002]幀率轉換(Frame Rate Convers1n, FRC)用于實現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容播放時的抖動和高清電視觀看時的液晶拖尾現象。基于運動估計運動補償的幀率轉換算法是目前幀率轉換技術的主流實現方式，運動估計(Mot1n Estimat1n,ME)是該技術的關鍵之一，通過計算兩幀之間物體的運動矢量為補償插值提供運動信息，三維遞歸搜索法是目前硬件實現中通用的運動估計實現方法。
[0003]已有技術實現是，通過指定若干塊(block)，將他們的運動估計矢量(Mot1nVector, MV)作為當前需要計算block的候選運動矢量，比較他們的塊匹配程度，選出最優運動矢量作為當前block的MV，完成該block的運動估計。但是這種算法得到的候選運動矢量，由于指定block的局限性，通常有很多是重復的，與當前塊運動一致的MV未必能進入候選運動矢量中，影響運動估計效果。
【發明內容】
[0004]本發明針對上述現有技術中存在的技術問題，提供一種幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法，可以將盡可能多的MV加入到候選運動矢量中，為當前block提供更多的可能性，便于運動估計的收斂。
[0005]為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下:
[0006]一種幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法，包括步驟如下:
[0007]I)獲取當前塊所在某個指定區域中所有塊的運動矢量；
[0008]2)比較這些運動矢量，選取出大小或方向不同，即具有差異性的運動矢量，將這些具有差異性的運動矢量作為當前塊的候選運動矢量；
[0009]3)從這些候選運動矢量中根據設定的比較指標選擇出最優運動矢量作為當前塊的運動矢量。
[0010]所述步驟I)的具體方法是:
[0011]將圖像按塊進行分割，采用三維遞歸搜索法計算每個塊的運動矢量，認為物體運動在時間和空間上存在連續性，故每個塊的運動矢量能利用時空相關矢量傳遞更新；指定包含當前塊的一個含有NXM個塊的區域，獲取該NX M個塊已有的運動矢量。
[0012]該NXM個塊已有的運動矢量中有些是當前第N幀的計算結果，為時間相關矢量，有些是上一次第N-1幀的計算結果，為空間相關矢量。
[0013]所述步驟2)的具體方法是:
[0014]對NXM個塊的運動矢量進行篩選，去除多余重復的矢量，選擇出大小或方向有差異的運動矢量，作為計算塊的時空候選運動矢量；同時，在NXM個塊中挑選若干個運動矢量加上隨機矢量作為更新矢量加快運動收斂，將時空候選運動矢量、更新矢量、零矢量一起作為當前計算塊的候選運動矢量。
[0015]所述步驟3)的具體方法是:每個候選運動矢量都對應一個原始塊和匹配塊，用同一設定的比較指標計算所有候選運動矢量對應兩個塊的相似程度，每個運動矢量便得到一個誤差指標，用來表示該矢量的匹配塊相似程度；比較候選運動矢量的誤差指標，根據該指標選擇匹配塊相似程度最高的運動矢量，其被選為最優運動矢量。
[0016]所述比較指標是指任何能夠用來衡量塊的相似性的準則。
[0017]所述比較指標包括絕對差值之和準則(SAD)、均方誤差準則或者根據位置、候選運動矢量類型，給誤差準則計算結果加上一個懲罰系數，得到的判斷依據指標。
[0018]所述絕對差值之和準則，即SAD的計算方式如下:
[0019]SAD=E (|pa(i)_pb(i) I)
[0020]Pa⑴和Pb⑴指進行比較的塊a和塊b中的第i個像素點。
[0021]本發明采用上述技術方案，所帶來的有益效果如下:
[0022]傳統三維遞歸搜索法中，當前塊的運動會參考其周圍塊的運動，一般用指定位置塊的運動矢量作為其時空域上的候選運動矢量；然而被挑選的塊，因為位置是固定的，它們的運動矢量在很多時候可能都是一樣的，并不能完整地反映當前塊周圍的運動，因此當前塊的候選運動矢量很可能是一些重復的矢量，而其真正的矢量卻沒有被選為候選矢量，因此運動收斂速度不夠快。本發明技術方案引入一種新的候選運動矢量選擇的機制，通過篩選比較當前塊周圍塊的運動矢量，可以把大小方向不同的運動矢量都列入候選運動矢量，避免大量候選矢量的重復而有效運動矢量卻被遺漏這一問題，可以有效加快運動估計的收斂。
【附圖說明】
[0023]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0024]圖1是本發明所提供的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0026]本發明所提供的幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法，包括步驟如下:
[0027]I)獲取當前block所在某個指定區域中所有block的運動矢量；
[0028]2)比較這些運動矢量，選取出大小或方向不同，即具有差異性的運動矢量，將這些具有差異性的運動矢量作為當前block的候選運動矢量；
[0029]3)從這些候選運動矢量中根據設定的比較指標選擇出最優運動矢量作為當前block的運動矢量。
[0030]本發明所提供的方法流程如圖1所示，具體內容如下:
[0031]I)將圖像按塊進行分割，指定包含當前塊的一個含有NXM個塊的區域，獲取這NXM個塊已有的運動矢量(這些矢量有些是當前第N幀的計算結果一一時間相關矢量，有些是上一次第N-1幀的計算結果一一空間相關矢量)；
[0032]2)對步驟I)中的NXM個運動矢量進行篩選，這些矢量中可能有些是一樣的，去除多余重復的矢量，選擇出大小或方向有差異的運動矢量，作為計算塊的時空候選運動矢量；在這些塊中挑選(可根據算法經驗進行挑選)若干個矢量加上隨機矢量(隨機數構成，硬件實現中可用查表完成)作為更新矢量加快運動收斂；最終，時空候選運動矢量，更新矢量，零矢量等一起作為當前計算塊的候選運動矢量；
[0033]3)每個候選運動矢量都對應一個原始塊和匹配塊，用同一準則計算所有候選運動矢量對應塊的相似程度，每個運動矢量便得到一個指標，用來表示該矢量的匹配塊相似程度；
[0034]4)上述準則可以是，先利用絕對差和計算兩個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)指進行比較的塊a和塊b中的像素點；再根據運動矢量的類型(時間候選矢量、空間候選矢量、更新矢量、零矢量等)以及其他因素在SAD值上增加一個懲罰因子，得到最終的評價依據；
[0037]5)比較候選運動矢量的誤差指標，根據該指標選擇匹配塊相似程度最高的運動矢量作為其最終的運動矢量。
[0038]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
【主權項】
1.一種幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法，其特征在于，包括步驟如下: 1)獲取當前塊所在某個指定區域中所有塊的運動矢量； 2)比較這些運動矢量，選取出大小或方向不同，即具有差異性的運動矢量，將這些具有差異性的運動矢量作為當前塊的候選運動矢量； 3)從這些候選運動矢量中根據設定的比較指標選擇出最優運動矢量作為當前塊的運動矢量。
2.根據權利要求1所述的幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法，其特征在于，所述步驟I)的具體方法是: 將圖像按塊進行分割，采用三維遞歸搜索法計算每個塊的運動矢量，認為物體運動在時間和空間上存在連續性，故每個塊的運動矢量能利用時空相關矢量傳遞更新；指定包含當前塊的一個含有NXM個塊的區域，獲取該NXM個塊已有的運動矢量，M，N為大于2的整數。
3.根據權利要求2所述的幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法，其特征在于，該NXM個塊已有的運動矢量中有些是當前第N幀的計算結果，為空間相關矢量，有些是上一次第N-1幀的計算結果，為時間相關矢量。
4.根據權利要求2所述的幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法，其特征在于，所述步驟2)的具體方法是: 對NXM個塊的運動矢量進行篩選，去除多余重復的矢量，選擇出大小或方向有差異的運動矢量，作為計算塊的時空候選運動矢量；同時，在NXM個塊中挑選若干個運動矢量加上隨機矢量作為更新矢量加快運動收斂，將時空候選運動矢量、更新矢量、零矢量一起作為當前計算塊的候選運動矢量。
5.根據權利要求4所述的幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法，其特征在于，所述步驟3)的具體方法是:每個候選運動矢量都對應一個原始塊和匹配塊，用同一設定的比較指標計算所有候選運動矢量對應兩個塊的相似程度，每個運動矢量便得到一個誤差指標，用來表示該矢量的匹配塊相似程度；比較候選運動矢量的誤差指標，根據該指標選擇匹配塊相似程度最高的運動矢量，其被選為最優運動矢量。
6.根據權利要求5所述的幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法，其特征在于，所述比較指標是指任何能夠用來衡量塊的相似性的準則。
7.根據權利要求6所述的幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法，其特征在于，所述比較指標包括絕對差值之和準則、均方誤差準則或者根據位置、候選運動矢量類型，給絕對差值之和準則或均方誤差準則的計算結果加上一個懲罰系數，得到的判斷依據指標。
8.根據權利要求7所述的幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法，其特征在于，所述絕對差值之和準則，即SAD的計算方式如下:SAD = Σ (|pa(i)-pb(i)) Pa (i)和Pb (i)指進行比較的塊a和塊b中的第i個像素點。
【專利摘要】本發明提供一種幀率轉換中運動估計的候選運動矢量選擇方法，包括步驟如下：1)獲取當前block所在某個指定區域中所有block的運動矢量；2)比較這些運動矢量，選取出大小或方向不同，即具有差異性的運動矢量，將這些具有差異性的運動矢量作為當前block的候選運動矢量；3)從這些候選運動矢量中根據指定的比較指標選擇出最優運動矢量作為當前block的運動矢量。本發明方法能夠將盡可能多的MV加入到候選運動矢量中，為當前block提供更多的候選運動矢量可能性，便于運動估計的收斂。
【IPC分類】H04N19-176, H04N19-533
【公開號】CN104811726
【申請號】CN201510203616
【發明人】姜建德, 余橫, 馬琰, 劉廣智, 袁嘉林
【申請人】宏祐圖像科技(上海)有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月24日