基于双向运动补偿的帧速率上变换算法

针对不同帧速率视频之间的转换问题,提出一种改进的基于双向运动补偿的帧频提升算法,通过边缘加权获取高精度的双向运动向量,利用可变尺寸块运动向量场估计逐级对运动向量求精,采取自适应重叠块补偿方法解决帧频提升过程中产生的重叠及空洞问题,提高双向运动向量的精度,减小块效应。实验结果表明,与传统的帧频提升算法相比,该算法在内插图像主、客观质量方面都有较大提升。     

一种基于补偿融合的帧频提升方法

研究经典的单向运动估计算法,提出一种基于补偿融合的帧频提升方法。通过融合前后向运动估计的补偿帧减少空洞数量,并采用规则块二次估计算法填补空洞。在匹配准则中加入运动矢量相关性因子和边缘匹配误差,从而提高运动估计的准确性。实验结果表明,该方法计算简单,能够取得较好的插帧效果。     

基于自适应双向运动估计的帧速率上转换算法

帧速率上转换主要应用于不同帧速率视频扫描格式之间的转换、低比特率视频通信等领域。提出了一种新的自适应帧速率上转换算法,将基于先验知识的自适应可变尺寸块与双向运动估计相结合,并采用改进的逐级矢量场平滑算法和自适应运动补偿插帧方法,解决了帧速率上转换中存在重叠、空洞等问题,减少了块效应,并保证了较高的运算速度。对标准测试序列的实验结果表明,本文算法较传统方法不仅降低了计算量,而且内插图像的主观和客观质量均有所提高。     

一种用于帧频提升系统的运动估计算法

基于静止检测、运动矢量预测,结合局部全搜索和下采样方法,提出一种有效的运动估计算法。将该算法用于基于运动估计运动补偿的帧频提升系统中。实验结果表明,该算法在减少计算量的同时,保证了内插帧有较高的主客观质量,能减少搜索点数,同时保持较高的搜索准确度。     

分布式视频编码中的边信息改进算法

边信息是影响分布式视频编码系统率失真性能的关键因素之一。针对传统的运动补偿帧内插方案的固定宏块划分法忽略了视频序列中各区域运动强烈程度不均的特性,提出基于图像活跃度的灵活宏块划分算法。在前向运动估计之前,对相部关键帧的差值图像统计活跃度,根据各区域的运动强烈程度自适应地调整宏块大小。实验结果表明,对于不同运动特性的序列,本算法可以明显提升边信息帧的重建质量,使系统的率失真性能提高0.3~1.3dB有效提高了系统性能。     

快速局部自适应内插滤波器

为了降低局部自适应插滤波器算法的运算复杂度,同时兼顾到图像的局部特性,提出了一种快速局部自适应内插滤波器算法。使用标准内插滤波器对当前帧的参考帧内插后进行运动估计,对于运动矢量非零的宏块计算每个宏块中AC系数的能量占整个宏块能量的百分比,从而得出宏块的细节程度。最后,根据每个宏块的细节程度的高低来确定选取合适的滤波器进行内插,从而降低了计算复杂度。实验结果表明,在信噪比减少可以忽略不计的情况下,降低了运算复杂度,同时编码的速度得到了较大的提高。     

基于加权运动估计和矢量分割的运动补偿内插算法

提出了一种基于加权运动估计、矢量分割和可变块层次化处理的运动补偿内插(Motion-compensated frame interpolation, MCFI)算法. 首先, 提出一种加权运动估计改善了运动矢量(Motion vector, MV)的准确度, 其次, 通过矢量聚类分割将视频帧分割为运动区域和背景, 然后对运动区域的运动矢量进行了可变块层次化处理. 此过程中, 采用可变块合并算法保证了运动物体的边缘结构信息不被损坏. 同时考虑到部分可变块的多方向性, 使用了自适应矢量中值滤波器和矢量平滑降低了运动块大小, 能有效地消除传统方法中出现的方块效应和重影现象. 实验结果表明该算法在内插图像的主观视觉效果和客观评估标准上都有所提高, 而且对于运动较快及背景较复杂的视频序列同样具有较强的适应性.     

基于联合运动补偿的边信息预测算法

传统块运动补偿算法仅利用单一运动向量场,该运动向量场中总会存在一定的运动异常,而过多的运动异常会严重衰退内插帧质量。为了解决该问题,提出了一种基于联合运动补偿的边信息内插算法,该算法使用双向运动估计计算出内插帧的运动向量场,接着采用当前块和其八个邻域块的运动向量联合预测出目标块。由于运动向量场的局部平滑特性会使八邻域块的运动向量十分接近当前内插块的真实运动向量,实验结果表明提出算法比传统算法有更好的容错性能。     

基于方向判断的自适应运动估计快速算法

运动估计是视频编码中举足轻重的环节,其性能的优劣很大程度上影响着编码质量。为此提出了一种基于方向判断的自适应运动估计快速搜索算法。该算法充分考虑序列自身的运动属性,利用相邻块运动矢量场的分布特性,根据相邻块运动矢量的相似程度自适应地设定阈值来判断静止块,并且对预测运动矢量进行方向的判断,使用方向性的模板搜索最优点。与以往算法相比,该算法考虑了图像序列本身的特性,具有更高的灵活性。仿真结果表明,在基本不损失性噪比的情况下,该算法对不同序列均有效的降低了运算量。     

基于冗余小波变换的自适应运动估计与补偿算法研究*

为进一步提高运动估计和补偿的效果,提出了一种基于冗余离散小波变换（RDWT）的自适应运动估计算法。该算法提出了一种自适应块匹配和用于划分块运动状况的自适应阈值的计算方法;对静止块不进行估计,只对运动块采用自适应搜索起点预测方法和自适应阈值算法进行运动估计与补偿。实验结果表明,该方法能在保持较高峰值信噪比的情况下提高运动估计效率,且重建图像主观质量很好,较现有RDWT域运动估计算法有明显优势。     

一种自适应运动估值视频代码转换的新方法

针对窄带网络的视频信号传输问题,分析了传统视频代码转换帧速率转换时,由于运动矢量非最佳化所造成的图象质量下降的原因,并提出了一种基于量化误差的自自动化运动矢量模型,从而减小了搜索域,使最佳化输出运行矢量能进行快速运动估值;同时根据灰度系统理论,提出了一种有效的灰度预测搜索方法,另外,又根据DCT系数理论模型。采用自适应快速视频编码方法,进一步提高了编码速度,实验结果表明：该方法不仅改善了视频图象质量,而且计算复杂度也大大减小。     

一种运动自适应的帧速率上转换算法

在基于块的帧速率上转换算法中,块尺寸直接影响运动估计的准确性及插值帧的视觉效果。为此,提出了一种运动自适应的帧速率上转换算法。通过引入STGS图对视频内容进行预分析,根据运动特性自适应选取适合每一帧图像的块尺寸,进行重叠的块运动估计。并针对失真易产生在块边缘的特点,对块边缘的运动矢量进行插值细化处理,平滑运动矢量场,减轻人眼敏感的块效应。实验结果表明,该算法整体性能优于传统的固定块尺寸运动估计的帧速率上转换算法。     

基于运动矢量投影的帧率转换算法

提出一种基于运动矢量投影的帧率转换算法。在运动估计阶段，采用连续消除算法SEA，将该算法与全搜索相结合，对块匹配准则的计算过程进行优化，可以在保证图像质量的同时减小计算复杂度。在运动矢量场投影过程中，定义一个新的运动矢量选取标准，在匹配准则的基础上添加了块的位置信息，相对于传统标准，本标准更能代表内插块的真实运动，准确性更高。在运动补偿阶段，针对投影过程中产生的重叠现象，采用自适应加权补偿插值算法，考虑所有重叠投影块的运动信息。对于产生的空洞现象，采用运动矢量中值滤波的算法来填充。实验结果表明，该算法可以减少运动信息的丢失，插值效果更加准确。     

An efficient multi-layer reference frame motion estimation for video coding

Most of the fast search motion estimation algorithms reduce the computational complexity of motion estimation (ME) greatly by checking only a few search points inside the search area. In this paper, we propose a new algorithm—multi-layer motion estimation (MME) which reduces the computational complexity of each distortion measure instead of reducing the number of search points. The conventional fast search motion estimation algorithms perform ME on the reference frame with full distortion measure; on the contrary, the MME performs ME on the layers with partial distortion measures to enhance the computational speed of ME. A layer is an image which is derived from the reference frame; each macro-pixel value in the layer represents the sum of the values of the corresponding pixels in the reference frame. A hierarchical quad-tree structure is employed in this paper to construct multiple layers from the reference frame. Experimental results on different video sequences show evidence that many motion vectors have been found similar both in the reference frame and the layers. The effectiveness of the proposed MME algorithm is compared with that of some state-of-the-art fast block matching algorithms with respect to speed and motion prediction quality. Experimental results on a wide variety of video sequences show that the proposed algorithm outperforms the other popular conventional fast search motion estimation algorithms computationally while maintaining the motion prediction quality very close to the full-search algorithm. Moreover, the proposed algorithm can achieve a maximum of 97.99 % speed-improvement rate against the fast full-search motion estimation algorithms which are based on hierarchical block matching process. The proposed MME performs the motion estimation on the layers by using three types of search patterns. The derivation of these search patterns exploits the characteristic of the center-biased motion vector distribution and that of less intensive block distortion measurement of the layers.     

基于运动矢量细化的帧率上变换与HEVC结合的视频压缩算法

将帧率变换技术与新型视频压缩编码标准HEVC相结合有利于提升视频的压缩效率。针对直接利用HEVC码流信息中的低帧率视频的运动矢量进行帧率上变换时效果不理想的问题,文中提出了一种基于运动矢量细化的帧率上变换与HEVC结合的视频压缩算法。首先,在编码端对原始视频进行抽帧,降低视频帧率;其次,对低帧率视频进行HEVC编解码;然后,在解码端与从HEVC码流中提取出的运动矢量相结合,利用前向-后向联合运动估计对其进行进一步的细化,使细化后的运动矢量更加接近于对象的真实运动;最后,利用基于运动补偿的帧率上变换技术将视频序列恢复至原始帧率。实验结果表明,与HEVC标准相比,所提算法在同等视频质量下可节省一定的码率。同时,与其他算法相比,在节省码率相同的情况下,所提算法重建视频的PSNR值平均可提升0.5 dB。     

结合帧率变换与HEVC标准的新型视频压缩编码算法

相比于之前主流的H.264视频压缩编码标准,HEVC在保证重建视频质量相同的前提下,可以将码率降低近50%,节省了传输所需的带宽.即便如此,由于一些特定的网络带宽限制,为继续改善HEVC视频编码性能,进一步提升对视频的压缩效率仍然是当前研究的热点.本文提出一种HEVC标准编码与帧率变换方法相结合的新型的视频压缩编码算法,首先在编码端,提出一种自适应抽帧方法,降低原视频帧率,减少所需传输数据量,对低帧率视频进行编解码;在解码端,结合从HEVC传输码流中提取的运动信息以及针对HEVC编码特定的视频帧的分块模式信息等,对丢失帧运动信息进行估计;最后,通过本文提出的改进基于块覆盖双向运动补偿插帧方法对视频进行恢复重建.实验结果证实了本文所提算法的有效性.     

H.264块运动估计自适应快速搜索算法研究

H.264视频编解码标准中由于运动搜索部分占整个编码时间的权重很大,所以运动搜索算法的优劣直接影响整个编码的效率。对编码运动估计理论进行了研究,采用六边形和小菱形相结合的方法,提出了一种新的自适应快速搜索算法来改善搜索效率。自适应快速搜索算法模式由当前块运动强度来决定,当当前块处于剧烈运动时,该算法选择六边形图形搜索算法;当当前块处于缓慢运动时,该算法选择小菱形图形搜索算法。实验结果表明该算法相比其他自适应算法以及单纯使用一种搜索图形节约了搜索时间,同时率失真性能影响甚微。     

符合H.264标准的一种基于内容的变尺寸宏块分割方法

提出了一种基于视频内容预分析的变尺寸宏块分割(CBVSBM)的实现方案,变尺寸宏块分割是H.264编码器端提供的重要编码工具。该方案根据每帧视频的内容,自适应地在自顶向下的变尺寸运动估计(TDVSBM)和自底向上的变尺寸运动估计(BUVSBM)两种变尺寸宏块分割算法(VSBM)间进行切换,从而结合了两种算法的优点。为了实现两种VSBM算法间的自适应选择,提出了一种简单而有效的基于STGS图的预判准则。理论分析和实验结果表明,该算法的运算复杂度低于TDVSBM和BUVSBM,而在视频质量上总是优于TDVSBM且与BUVSBM几乎相当。