混合空時分辨率視頻增強算法研究.pdf

1、隨著數(shù)字多媒體處理技術(shù)的發(fā)展和多媒體微處理器處理能力的提高，超高清電視(UHDTV，Ultra High Definition Television)成為繼高清電視(HDTV，HighDefinition Television)后下一代電視發(fā)展的方向，超高清視頻也隨著人們對視頻質(zhì)量與視覺體驗要求的不斷提高成為新時代的寵兒。然而，超高清視頻對網(wǎng)絡傳輸帶寬的要求成為制約其普及的瓶頸。
　　在大尺寸液晶顯示設備上，其所播放視頻的分辨率越

2、高，幀率越高，畫面就越流暢，用戶的體驗效果越好。然而隨著分辨率以及幀率的提高，視頻的數(shù)據(jù)量必然會急劇增加，對有限的網(wǎng)絡傳輸帶寬帶來極大的挑戰(zhàn)。例如超高清視頻的分辨率為3840×2160，相對于高清視頻(1280×720)，分辨率提升了3倍，數(shù)據(jù)量也相應地提高了3倍，而對于幀率來說，每提高一倍幀率意味著數(shù)據(jù)量增加了一倍。H.264/AVC標準中的可分級視頻編碼技術(shù)，可以自適應地丟棄視頻內(nèi)容，以適應于網(wǎng)絡環(huán)境的變化。混合分辨率視頻便應運而生

3、，其通過對視頻進行空間或時間的下采樣，適應于有限的網(wǎng)絡帶寬?；旌戏直媛室曨l處理技術(shù)，即是在接收端，通過視頻增強算法，重現(xiàn)原始視頻的空間與時間分辨率。
　　本論文著重對混合分辨率視頻處理方法進行了研究，包含對單路混合分辨率視頻中空間分辨率提升、時間分辨率提升，以及非對稱立體視頻中空時分辨率提升三部分。從數(shù)據(jù)存儲空間來看，可以節(jié)省近三分之二的存儲空間，減少數(shù)據(jù)傳輸占用的帶寬;從視頻質(zhì)量來看，通過有效的空間與時間分辨率提升方法，可以達到

4、較好的視覺效果，滿足用戶的視覺體驗。
　　論文主要在以下幾個方面進行了研究:
　　1.提出了一種基于關(guān)鍵幀的自適應重疊塊運動補償視頻分辨率增強方法，首先通過基于塊匹配的運動估計得到運動向量場，然后根據(jù)當前塊與周圍鄰塊的絕對誤差和與角度差，將運動向量按照可靠性進行分級，并根據(jù)可靠性級別高的運動向量對可靠性級別低的運動向量進行校正，提高了運動向量的精確性;在得到運動向量可靠性級別后，應用自適應重疊塊運動補償方法，對不同可靠性級別

5、的運動向量采用不同的加權(quán)方式，加強準確性高的信息，減輕準確性差的信息帶入的負面效應如塊效應等，提高整體圖像的可觀賞性。
　　2.提出了一種基于邊緣檢測的幀率提升算法。根據(jù)視頻中每個圖像的邊緣信息，采用單向可變塊的運動估計，由宏塊中邊緣信息的多少決定進行運動估計的宏塊大小;針對單向運動補償存在的重疊區(qū)域與空洞區(qū)域的問題，對重疊區(qū)域采用選擇最小絕對誤差和所指向的宏塊作為最佳匹配塊，對空洞區(qū)域采用基于邊緣信息的補洞策略，根據(jù)空洞中邊緣存

6、在的位置，對應地進行補洞，有效地解決了補洞時錯誤信息填補以及塊效應等問題，并保持了幀率提升中物體邊緣信息的完整性。
　　3.提出了一種非對稱立體視頻的空時分辨率增強算法，即輸入視頻為一路高分辨率低幀率視頻，一路低分辨率高幀率視頻，經(jīng)過空時分辨率增強算法后，輸出兩路高分辨率高幀率視頻。首先提出一種基于自適應支撐加權(quán)的歸一化互信息立體匹配算法，對非對稱立體視頻中的同步幀應用提出的立體匹配算法，利用一對同步幀中的高分辨率幀中的信息來提高

7、低分辨率幀的空間分辨率，在提高算法穩(wěn)定性的同時也有效地降低塊效應;然后對包含有高分辨率同步幀的低分辨率高幀率視頻采用所研究的基于關(guān)鍵幀的視頻超分辨率算法，提高這路低分辨率視頻的空間分辨率;利用高幀率視頻的信息，對低幀率視頻進行視角間與視角內(nèi)的混合幀插入方法，即根據(jù)兩路視頻的視差信息，進行視角間的視差補償幀插入，并對于單路低幀率視頻，采用所研究的基于邊緣信息的幀率提升方法，最后根據(jù)宏塊的運動屬性，即運動劇烈不規(guī)則采用視差補償方式，運動平緩