高清數(shù)字電視后端圖像處理算法研究.pdf

1、在高清數(shù)字電視芯片中，視頻圖像質(zhì)量的好壞由視頻后端處理模塊決定。數(shù)字視頻具有時(shí)變的特點(diǎn)，處理時(shí)需考慮圖像序列間瞬時(shí)的時(shí)間冗余度與圖像空間冗余度。在視頻后端處理中運(yùn)用運(yùn)動(dòng)估計(jì)及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，是很有價(jià)值的研究課題。它是圖像靜止特性和視頻運(yùn)動(dòng)特性的交匯點(diǎn)，既能發(fā)揮傳統(tǒng)圖像處理技術(shù)的原有優(yōu)勢(shì)，又能充分利用運(yùn)動(dòng)提供的有用信息，使圖像的質(zhì)量和魯棒性得到提高。但目前這一領(lǐng)域剛起步，很多技術(shù)理論與研究工作都需要開(kāi)展。
　　本文以運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償

2、（MEMC）技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)字電視后端圖像處理系統(tǒng)中主要的功能模塊進(jìn)行深入研究。研究涉及運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償、降噪、去隔行、去抖動(dòng)、以及基于三維遞歸搜尋（3DRS）的幀率上轉(zhuǎn)換。
　　本文的主要研究成果如下：
　　1.研究了常用的MEMC技術(shù)和幾種塊匹配搜尋算法，針對(duì)3DRS的不足，在收斂條件設(shè)置、候選矢量設(shè)置與更新、掃描順序優(yōu)化、雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì)等方面做出改進(jìn)，提高了算法收斂速度。此外，針對(duì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償中的空洞問(wèn)題，提出一種塊腐蝕的易于

3、實(shí)現(xiàn)的解決方案，并結(jié)合3DRS，設(shè)計(jì)了幀率上轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行算法性能驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種改進(jìn)算法是一種非常有效的MEMC模塊，應(yīng)用到數(shù)字電視后端視頻處理中可以顯著提高圖像質(zhì)量。
　　2.對(duì)降噪和去隔行進(jìn)行研究，提出一種融合運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理結(jié)果的降噪與去隔行方法。算法的處理核心是幫助降噪與去隔行模塊恢復(fù)在某一個(gè)固定空間位置的時(shí)間相關(guān)性。該算法不僅能有效解決在處理隨機(jī)性極強(qiáng)的高斯噪聲時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確甄別正常像素點(diǎn)與噪點(diǎn)，以及無(wú)法恢復(fù)被噪點(diǎn)覆蓋

4、的原始像素點(diǎn)的問(wèn)題，而且還能解決傳統(tǒng)去隔行技術(shù)中無(wú)法支持大的方向和角度，以及局部閃爍等問(wèn)題。此外，將降噪和去隔行共用于一個(gè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊，能有效降低資源消耗和硬件成本。
　　3.對(duì)去抖動(dòng)進(jìn)行研究，針對(duì)傳統(tǒng)投影法的不足，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的基于投影法的全局ME算法，可用于3DRS的ME模塊的全局運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算。在算法實(shí)現(xiàn)中，采用ME模塊的矢量緩存產(chǎn)生全局矢量，可充分利用當(dāng)前系統(tǒng)已有的資源，將系統(tǒng)消耗降到最低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法不僅可以去除