为满足多媒体业务与视频数据交互的需求,帧率上转换(Frame Rate Up-Conversion,FRUC)技术成为了视频后处理领域研究的热点。该技术通过在两个相邻解码帧插入中间帧的方式,实现视频从低帧率到高帧率的转换。在高清显示终端设备中,利用运动补偿FRUC提高运动估计准确性,增强运动矢量场平滑度,能够有效避免低帧率视频造成的画面抖动和运动模糊等缺点,为观众带来更加舒适的视觉体验。然而,随着数字视频分辨率的提高,对FRUC技术的要求也越来越高,不可避免地出现一些技术难题亟待解决,因此,本文针对当前存在的异常运动矢量及计算精度与计算复杂度不平衡问题,进行了深入研究并提出了有效的解决方案。主要内容概括如下:(1)以保边滤波与快速运动估计结合为策略,解决FRUC技术中存在的高精度导致高计算复杂度问题,提出了一种基于保边滤波的低复杂度FRUC算法。该算法首先对每一帧进行保边滤波来保留边缘同时抑制纹理细节,然后进行下采样降低计算复杂度,利用预测搜索方法减少冗余搜索点从而加速运动估计的进程。该算法有效保持了计算精度和计算复杂度之间的平衡,同时提供了良好的上转换视频序列的客观和主观质量。(2)以元胞自动机理论为基础,针对初始运动矢量场中存在不可靠矢量或现有平滑方法中的过平滑问题,提出了一种基于元胞自动机的运动矢量场平滑算法。该算法根据一个定义好的局部进化规则来构造元胞自动机推断MV异常值,通过在循环迭代中执行基于元胞自动机的演化,逐步筛选出MV的异常值,并尽可能多地减少由于过度平滑而导致的不正确MV值。该算法显著改善了插值帧的视觉质量,提高了对不可靠运动矢量的检测及校正能力。