高清视频的帧频提升算法和去块效应算法的研究

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随着多媒体技术的发展,如今的数字电视系统和显示设备对视频信号的质量要求越来越高,视频后处理技术变得越来越重要。其中,帧频提升技术和去块效应技术是视频后处理中不可或缺的两种技术。帧频提升技术通过将视频由低帧频向高帧频进行转换,解决了视频由于帧频过低造成的画面流畅度和清晰度不高的问题。基于分块离散余弦变换的压缩编码技术成为了图像和视频压缩的标准,但是当图像或者视频的比特率过低时,在解码的图像中就会出现块效应,去块效应技术就是用来去除解码图像中出现的块效应,提高图像质量的一种技术。本文针对帧频提升算法和去块效应算法进行了研究,首先调研了帧频提升算法和去块效应算法的国内外研究现状,在此基础上提出了一种改进的帧频提升算法和去块效应算法。本文主要工作包括:(1)本文提出了一种基于精确运动矢量场的帧频提升算法。由于运动矢量场的精确程度直接决定了内插帧的好坏,为了得到更精确的运动矢量场,本文算法主要包括两个方面的创新:一是对前人提出的双重运动估计方法进行了改进,该算法通过把图像的高频信息引入到匹配准则中,并采用重叠块的方式进行运动估计以提高对精确运动矢量场的获取能力;二是该算法通过引入自适应块分裂方法对边界块进行处理,进一步提高了运动矢量场的精确程度。在运动补偿阶段,本文算法通过引入待补偿块矢量对应的块边缘匹配度对传统的重叠块运动补偿方法进行了改进,以实现在有效去除块效应的同时,避免对内插帧的过度平滑造成模糊。实验证明,本文算法有效减轻了内插帧的失真现象,提高了内插帧的主观和客观质量。(2)本文提出了一种基于DCT域的去块效应后处理算法。该算法首先对块效应建立了模型,利用人类视觉系统对块效应具有掩盖性的特点对块效应的可见性进行判断。在此基础上,采用了一种准确的基于Canny算子边缘检测的图像块划分方法将图像块划分为平滑块和边缘块。对于平滑块首先对影响块效应的DCT系数进行修正,然后使用线性函数块代替阶梯函数块去除块效应,最后对更新的平滑块采用DCT域的后滤波方法进一步消除可能出现的块效应。对于边缘块,本文利用空间域的双边滤波器对其进行处理,实现在去除块效应的同时保护图像的边缘信息。实验证明,该算法对不同比特率不同内容的图像都能够得到较好的去块效果。
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