帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理技术，更具体的，涉及一种帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法。
【背景技术】
[0002]帧率转换(Frame Rate Convers1n, FRC)用于实现视频源不同帧速率之间的变换，可以有效解决和改善视频内容播放时的抖动和高清电视观看时的液晶拖尾现象。基于运动估计运动补偿的帧率转换算法是目前帧率转换技术的主流实现方式，运动估计(Mot1n Estimat1n,ME)是该技术的关键之一，通过计算两帧之间物体的运动矢量为补偿插值提供运动信息，三维递归搜索法是目前硬件实现中通用的运动估计实现方法。
[0003]已有技术实现是，通过指定若干块(block)，将他们的运动估计矢量(Mot1nVector, MV)作为当前需要计算block的候选运动矢量，比较他们的块匹配程度，选出最优运动矢量作为当前block的MV，完成该block的运动估计。但是这种算法得到的候选运动矢量，由于指定block的局限性，通常有很多是重复的，与当前块运动一致的MV未必能进入候选运动矢量中，影响运动估计效果。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述现有技术中存在的技术问题，提供一种帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法，可以将尽可能多的MV加入到候选运动矢量中，为当前block提供更多的可能性，便于运动估计的收敛。
[0005]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0006]一种帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法，包括步骤如下:
[0007]I)获取当前块所在某个指定区域中所有块的运动矢量；
[0008]2)比较这些运动矢量，选取出大小或方向不同，即具有差异性的运动矢量，将这些具有差异性的运动矢量作为当前块的候选运动矢量；
[0009]3)从这些候选运动矢量中根据设定的比较指标选择出最优运动矢量作为当前块的运动矢量。
[0010]所述步骤I)的具体方法是:
[0011]将图像按块进行分割，采用三维递归搜索法计算每个块的运动矢量，认为物体运动在时间和空间上存在连续性，故每个块的运动矢量能利用时空相关矢量传递更新；指定包含当前块的一个含有NXM个块的区域，获取该NX M个块已有的运动矢量。
[0012]该NXM个块已有的运动矢量中有些是当前第N帧的计算结果，为时间相关矢量，有些是上一次第N-1帧的计算结果，为空间相关矢量。
[0013]所述步骤2)的具体方法是:
[0014]对NXM个块的运动矢量进行筛选，去除多余重复的矢量，选择出大小或方向有差异的运动矢量，作为计算块的时空候选运动矢量；同时，在NXM个块中挑选若干个运动矢量加上随机矢量作为更新矢量加快运动收敛，将时空候选运动矢量、更新矢量、零矢量一起作为当前计算块的候选运动矢量。
[0015]所述步骤3)的具体方法是:每个候选运动矢量都对应一个原始块和匹配块，用同一设定的比较指标计算所有候选运动矢量对应两个块的相似程度，每个运动矢量便得到一个误差指标，用来表示该矢量的匹配块相似程度；比较候选运动矢量的误差指标，根据该指标选择匹配块相似程度最高的运动矢量，其被选为最优运动矢量。
[0016]所述比较指标是指任何能够用来衡量块的相似性的准则。
[0017]所述比较指标包括绝对差值之和准则(SAD)、均方误差准则或者根据位置、候选运动矢量类型，给误差准则计算结果加上一个惩罚系数，得到的判断依据指标。
[0018]所述绝对差值之和准则，即SAD的计算方式如下:
[0019]SAD=E (|pa(i)_pb(i) I)
[0020]Pa⑴和Pb⑴指进行比较的块a和块b中的第i个像素点。
[0021]本发明采用上述技术方案，所带来的有益效果如下:
[0022]传统三维递归搜索法中，当前块的运动会参考其周围块的运动，一般用指定位置块的运动矢量作为其时空域上的候选运动矢量；然而被挑选的块，因为位置是固定的，它们的运动矢量在很多时候可能都是一样的，并不能完整地反映当前块周围的运动，因此当前块的候选运动矢量很可能是一些重复的矢量，而其真正的矢量却没有被选为候选矢量，因此运动收敛速度不够快。本发明技术方案引入一种新的候选运动矢量选择的机制，通过筛选比较当前块周围块的运动矢量，可以把大小方向不同的运动矢量都列入候选运动矢量，避免大量候选矢量的重复而有效运动矢量却被遗漏这一问题，可以有效加快运动估计的收敛。
【附图说明】
[0023]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0024]图1是本发明所提供的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0026]本发明所提供的帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法，包括步骤如下:
[0027]I)获取当前block所在某个指定区域中所有block的运动矢量；
[0028]2)比较这些运动矢量，选取出大小或方向不同，即具有差异性的运动矢量，将这些具有差异性的运动矢量作为当前block的候选运动矢量；
[0029]3)从这些候选运动矢量中根据设定的比较指标选择出最优运动矢量作为当前block的运动矢量。
[0030]本发明所提供的方法流程如图1所示，具体内容如下:
[0031]I)将图像按块进行分割，指定包含当前块的一个含有NXM个块的区域，获取这NXM个块已有的运动矢量(这些矢量有些是当前第N帧的计算结果一一时间相关矢量，有些是上一次第N-1帧的计算结果一一空间相关矢量)；
[0032]2)对步骤I)中的NXM个运动矢量进行筛选，这些矢量中可能有些是一样的，去除多余重复的矢量，选择出大小或方向有差异的运动矢量，作为计算块的时空候选运动矢量；在这些块中挑选(可根据算法经验进行挑选)若干个矢量加上随机矢量(随机数构成，硬件实现中可用查表完成)作为更新矢量加快运动收敛；最终，时空候选运动矢量，更新矢量，零矢量等一起作为当前计算块的候选运动矢量；
[0033]3)每个候选运动矢量都对应一个原始块和匹配块，用同一准则计算所有候选运动矢量对应块的相似程度，每个运动矢量便得到一个指标，用来表示该矢量的匹配块相似程度；
[0034]4)上述准则可以是，先利用绝对差和计算两个块像素值的匹配程度，公式为:
[0035]SAD=E (|pji)-pb(i) I)
[0036]其中Pa(i)和PJi)指进行比较的块a和块b中的像素点；再根据运动矢量的类型(时间候选矢量、空间候选矢量、更新矢量、零矢量等)以及其他因素在SAD值上增加一个惩罚因子，得到最终的评价依据；
[0037]5)比较候选运动矢量的误差指标，根据该指标选择匹配块相似程度最高的运动矢量作为其最终的运动矢量。
[0038]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法，其特征在于，包括步骤如下: 1)获取当前块所在某个指定区域中所有块的运动矢量； 2)比较这些运动矢量，选取出大小或方向不同，即具有差异性的运动矢量，将这些具有差异性的运动矢量作为当前块的候选运动矢量； 3)从这些候选运动矢量中根据设定的比较指标选择出最优运动矢量作为当前块的运动矢量。
2.根据权利要求1所述的帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法，其特征在于，所述步骤I)的具体方法是: 将图像按块进行分割，采用三维递归搜索法计算每个块的运动矢量，认为物体运动在时间和空间上存在连续性，故每个块的运动矢量能利用时空相关矢量传递更新；指定包含当前块的一个含有NXM个块的区域，获取该NXM个块已有的运动矢量，M，N为大于2的整数。
3.根据权利要求2所述的帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法，其特征在于，该NXM个块已有的运动矢量中有些是当前第N帧的计算结果，为空间相关矢量，有些是上一次第N-1帧的计算结果，为时间相关矢量。
4.根据权利要求2所述的帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法，其特征在于，所述步骤2)的具体方法是: 对NXM个块的运动矢量进行筛选，去除多余重复的矢量，选择出大小或方向有差异的运动矢量，作为计算块的时空候选运动矢量；同时，在NXM个块中挑选若干个运动矢量加上随机矢量作为更新矢量加快运动收敛，将时空候选运动矢量、更新矢量、零矢量一起作为当前计算块的候选运动矢量。
5.根据权利要求4所述的帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法，其特征在于，所述步骤3)的具体方法是:每个候选运动矢量都对应一个原始块和匹配块，用同一设定的比较指标计算所有候选运动矢量对应两个块的相似程度，每个运动矢量便得到一个误差指标，用来表示该矢量的匹配块相似程度；比较候选运动矢量的误差指标，根据该指标选择匹配块相似程度最高的运动矢量，其被选为最优运动矢量。
6.根据权利要求5所述的帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法，其特征在于，所述比较指标是指任何能够用来衡量块的相似性的准则。
7.根据权利要求6所述的帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法，其特征在于，所述比较指标包括绝对差值之和准则、均方误差准则或者根据位置、候选运动矢量类型，给绝对差值之和准则或均方误差准则的计算结果加上一个惩罚系数，得到的判断依据指标。
8.根据权利要求7所述的帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法，其特征在于，所述绝对差值之和准则，即SAD的计算方式如下:SAD = Σ (|pa(i)-pb(i)) Pa (i)和Pb (i)指进行比较的块a和块b中的第i个像素点。
【专利摘要】本发明提供一种帧率转换中运动估计的候选运动矢量选择方法，包括步骤如下：1)获取当前block所在某个指定区域中所有block的运动矢量；2)比较这些运动矢量，选取出大小或方向不同，即具有差异性的运动矢量，将这些具有差异性的运动矢量作为当前block的候选运动矢量；3)从这些候选运动矢量中根据指定的比较指标选择出最优运动矢量作为当前block的运动矢量。本发明方法能够将尽可能多的MV加入到候选运动矢量中，为当前block提供更多的候选运动矢量可能性，便于运动估计的收敛。
【IPC分类】H04N19-176, H04N19-533
【公开号】CN104811726
【申请号】CN201510203616
【发明人】姜建德, 余横, 马琰, 刘广智, 袁嘉林
【申请人】宏祐图像科技(上海)有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月24日