基于块特征对运动矢量进行扩展的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及MEMC领域(Mot1n Estimate and Mot1n Compensat1n，运动估计和运动补偿)，具体地，涉及基于块特征对运动矢量进行扩展的方法及系统。
【背景技术】
[0002]MEMC技术是一种利用运动估计运动补偿进行插帧，实现帧速率转换的技术，目前广泛应用于电视芯片当中，它利用两帧影像的信息估算影像中物体的运动状态，然后进行插帧补偿，从而实现视频内容的连续性播放，有效消除和改善了运动画面的抖动和拖尾问题，对电视画质和观众观看体验有巨大的提升，其中ME (mo t i one s t imat i on，运动估计)模块和MC(mot1n compensat1n，运动补偿)模块这两个模块在该技术中是相辅相成的，缺一不可。
[0003]现有技术中采用的技术方案是，运动估计模块利用已知帧进行运动估计，计算物体的运动矢量，获得运动信息;运动补偿模块根据运动估计模块计算得到的运动矢量信息，通过插值得到中间帧。目前用于电视芯片中的ME方案都是基于块(block)搜索实现的。基于块的运动估计存在两方面的问题，一方面是分块太大，运动矢量不够准确，另一方面是分块太小，运算成本太高。所以，适当的分块大小，既可以节省芯片中运动估计计算的成本，同时可以保证运动矢量的准确性。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于块特征对运动矢量进行扩展的方法及系统。
[0005]根据本发明提供的一种基于块特征对运动矢量进行扩展的方法，包括:
[0006]块的运动矢量获取步骤:将影像划分为MX N个块，块的大小为bWd X bHt，得到分别对应M X N个块的M X N个块的运动矢量；
[0007]M= imgffd/bffd
[0008]N= imgHt/bHt
[0009]其中，imgWd表示影像水平分辨率，bWd表示块的水平像素数，imgHt表示影像垂直分辨率，bHt表示块的垂直像素数；
[0010]分块运动矢量获取步骤:将M X N个块的运动矢量通过插值得到(MXX)X(NXY)个分块的运动矢量;其中，X的值为2的幂次方且小于块的水平像素数bWd，Y的值为2的幂次方且小于块的垂直像素数bHt;
[0011 ]运动补偿运算步骤:采用(ΜXX) X (NX Y)个分块运动矢量进行运动补偿运算。
[0012]优选地，所述分块运动矢量获取步骤，包括如下步骤:
[0013]分块获取步骤:将MXN个块划分得到(MXX)X (NXY)个分块；
[0014]还包括对于每一个分块blk_Ai行的如下步骤:
[0015]相邻块提取步骤:确定分块X N个块中对应的块blk_Ao，在M X N个块中提取与块blk_Ao相邻的块及块blk_Ao自身共计U X V个块的特征和块的运动矢量;其中，U，V—般设为3，5，7，9，11，1]表示行数^表示列数；
[0016]权重计算步骤:根据分块blk_A的特征和所述UX V个块的特征，分别计算得到U X V个块的权重Weightij，其中，Weightij表示UX V个块中第i行第j列处块Blkij的权重；i = I，2，…，U，j = l，2，…，V;
[0017]平均矢量获取步骤:加权平均得到平均矢量Vectorjnean，具体为:
[0018]Vector_mean= Σ i, jffeightij*Vectorij
[0019]其中，Vectorij表示UXV个块中第i行第j列处块Blkij的运动矢量；
[0020]分块运动矢量筛选步骤:从UXV个块的运动矢量中，选择与平均矢量Vector_mean最相似的一个块的运动矢量作为分块blk_A的分块运动矢量。
[0021]优选地，在所述权重计算步骤中，具体地:
[0022]We ightij = abs (APLa-APLi, j)*aapi+abs (Dt Ia-Dtli, j)*adti
[0023]其中，abs()表示求取绝对值，六?1^表示分块“!^六的平均画面亮度特征，APLilj表示UX V个块中第i行第j列处块Blklj的平均画面亮度特征，Ctapl表示平均画面亮度特征在权重计算中的加权系数，0七13表示分块blk_A的细节特征，Dtl^表示UXV个块中第i行第j列处块Blkij的细节特征，adtl表示细节特征在权重计算中的加权系数。
[0024]根据本发明提供一种基于块特征对运动矢量进行扩展的系统，包括:
[0025]块的运动矢量获取装置:将影像划分为MX N个块，块的大小为bWd X bHt，得到分别对应M X N个块的M X N个块的运动矢量；
[0026]M= imgffd/bffd
[0027]N= imgHt/bHt
[0028]其中，imgWd表示影像水平分辨率，bWd表示块的水平像素数，imgHt表示影像垂直分辨率，bHt表示块的垂直像素数；
[0029]分块运动矢量获取装置:将M X N个块的运动矢量通过插值得到(MXX)X(NXY)个分块的运动矢量;其中，X的值为2的幂次方且小于块的水平像素数bWd，Y的值为2的幂次方且小于块的垂直像素数bHt;
[0030]运动补偿运算装置:采用(MXX)X (NXY)个分块运动矢量进行运动补偿运算。
[0031]优选地，所述分块运动矢量获取装置，包括如下装置:
[0032]分块获取装置:将MXN个块划分得到(MXX)X (NXY)个分块；
[0033]还包括对于每一个分块blk_Ai行的如下装置:
[0034]相邻块提取装置:确定分块1311^_4在1 X N个块中对应的块blk_Ao，在M X N个块中提取与块blk_Ao相邻的块及块blk_Ao自身共计U X V个块的特征和块的运动矢量;其中，U表示行数，V表示列数；
[0035]权重计算装置根据分块blk_A的特征和所述UX V个块的特征，分别计算得到U X V个块的权重Weightij，其中，Weightij表示UX V个块中第i行第j列处块Blkij的权重；i = I，2，…，U，j = l，2，…，V;
[0036]平均矢量获取装置:加权平均得到平均矢量Vectorjnean，具体为:
[0037]Vector_mean= Σ i, jffeightij*Vectorij
[0038]其中，Vectorij表示UXV个块中第i行第j列处块Blkij的运动矢量；
[0039]分块运动矢量筛选装置:从UXV个块的运动矢量中，选择与平均矢量Vector_mean最相似的一个块的运动矢量作为分块blk_A的分块运动矢量。
[0040]优选地，在所述权重计算装置中，具体地:
[0041 ] We ightij = abs (APLa-APLi,j)*aapi+abs (Dt Ia-Dtli, j)*adti
[0042]其中，abs()表示求取绝对值，六?1^表示分块“!^六的平均画面亮度特征，APLilj表示UX V个块中第i行第j列处块Blklj的平均画面亮度特征，Ctapl表示平均画面亮度特征在权重计算中的加权系数，0七13表示分块blk_A的细节特征，Dtl^表示UXV个块中第i行第j列处块Blkij的细节特征，adtl表示细节特征在权重计算中的加权系数。
[0043]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0044]本发明在运动补偿模块使用运动矢量之前，先把运动估计模块中的块的运动矢量根据一些特征(feature)进行腐蚀插值(eros1n)，得到更细精度的分块运动矢量;这样既可以不消耗额外的成本去进行运动估计，也可以为运动补偿模块提供更准确更细致的运动矢量。
【附图说明】
[0045]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:
[0046]图1为本发明提供的基于块特征对运动矢量进行扩展的方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0047]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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0048]根据本发明提供的一种基于块特征对运动矢量进行扩展的方法，包括如下步骤:
[0049]块的运动矢量获取步骤:运动估计模块将影像划分为MX N个块，块的大小为bWd XbHt，然后基于运动估计算法运算得到对应M X N个块的M X N个块的运动矢量；
[0050 ] M = imgffd/bffd
[0051]N= imgHt/bHt
[0052]其中，imgWd表示影像水平分辨率，imgHt表示影像垂直分辨率，bWd表示块的水平像素数，bHt表示块的垂直像素数;bffd、bHt的值一般取2的幂次方，8卩2、4、8或16等。其中，本领域技术人员可结合现有技术实现运动估计算法，例如至少可参考“True Mot1nEstimat1n with 3D Recursive Search Block Matching,Gerard de Haan, Paulff.A.C.Biezen,etc.1993, IEEE”。
[0053]分块运动矢量获取步骤:将MXN个块的运动矢量通过腐蚀插值得到(MXX) X (NXY)个分块的运动矢量;其中，X的值为2的幂次方且小于块的水平像素数bWd，Y的值为2的幂次方且小于块的垂直像素数bHt。具体地，根据块的运动矢量的平均画面亮度(APL，averagepixel level)、细节(Dtl ,detail)等特征，可以将MXN个运动矢量通过腐蚀插值得到(MXX) X (NXY)个分块运动矢量。其中，X、Y的值可设为2、4、6、8或者16等，且分别小于等于bWd、bHt ο
[0054]运动补偿运算步骤:运动补偿模块采用(MXX)X (NXY)个分块运动矢量进行运动补偿运算，实现帧率转换。
[0055]在优选例中，所述分块运动矢量获取步骤，包括如下步骤:
[0056]分块获取步骤:根据MX N个块得到(MXX)X(NXY)个分块;例如，将M X N尺度上的一个块均分为X行XY列个分块，就达到了将图像由分为MXN个块到(MXX) X (NXY)个分块的划分了。
[0057]对每一个分块blk_A，执行如下步骤:
[0058]相邻块提取步骤:确定分块X N个块中对应的块blk_Ao，在M X N个块中提取与块blk_Ao相邻的块及块blk_Ao自身共计U X V个块的特征和块的运动矢量;其中，U，V—般设为3，5，7，9，11，。。。。。。，1]表示行数，￥表示列数，1^￥小于1\1
[0059]权重计算步骤:根据分块blk_A的特征和所述UX V个块的特征，分别计算得到U X V个块的权重;例如可以直接使用特征差值作为权重，具体地:
[0060]We ightij = abs (APLa-APLi, j)*aapi+abs (Dt Ia-Dtli, j)