【摘要】：超高清電視及電影業(yè)的不斷發(fā)展帶動了人們對觀看更高幀率視頻的需求,且不同國家、不同設(shè)備之間所采用的幀率不同,為了實現(xiàn)這些不同標(biāo)準(zhǔn)格式下的視頻間的幀率轉(zhuǎn)換以及為了給人們帶來更震撼的觀影感受,幀率提升技術(shù)(Frame Rate UpConversion,FRUC)被提了出來且逐漸成為研究的熱點。幀率是指每秒鐘所傳輸?shù)膱D片的幀數(shù),單位為幀每秒(Frames Per Second,FPS)。視頻的幀率越高,其畫面中的動作就越流暢、細(xì)節(jié)就越細(xì)膩,人們的觀影體驗也就越好。幀率提升技術(shù)是指在原始的視頻序列中間內(nèi)插出一些幀,使原本低幀率的視頻變?yōu)楦邘实囊曨l。正是由于人們有獲得更佳的觀影體驗的需求,所以FRUC技術(shù)有非常廣闊的應(yīng)用前景,值得學(xué)者們在這方面花費時間與精力來推動這項技術(shù)的發(fā)展。各國學(xué)者們也提出了多種幀率提升的方法,其中應(yīng)用最為廣泛的是基于運動補償?shù)腇RUC技術(shù),這種方法充分考慮到了視頻中運動物體的運動情況,并作出了相應(yīng)的運動補償來得到較高質(zhì)量的內(nèi)插幀圖,因而被廣泛應(yīng)用于實際中。本論文首先介紹了幀率提升技術(shù)的理論基礎(chǔ)及常用的一些經(jīng)典算法,然后對其中的基于運動補償?shù)腇RUC技術(shù)中的一種基于網(wǎng)格的方法進(jìn)行了重點研究,論文的主要研究內(nèi)容及成果可歸納為以下三點:1.選取了六種較經(jīng)典的圖像特征提取與匹配算法進(jìn)行對比分析,并通過實驗發(fā)現(xiàn),ORB+BF算法所做的匹配圖像特征點較多且正確率最高,經(jīng)過RANSAC誤匹配后可以達(dá)到近乎100%。所以本文選用該方法來進(jìn)行后續(xù)的運動估計及Delaunay三角形(Delaunay Triangle,DT)網(wǎng)格生成。且在這里,我們提出了一種新的三步圖像匹配算法:BRISK+FREAK+BF,通過實驗可以證明該算法具有更好的尺度不變性及光照不變性。2.提出了一種改進(jìn)的DT網(wǎng)格生成算法,該算法基于上述的ORB+BF方法的圖像匹配實驗結(jié)果,將該匹配結(jié)果的特征點生成點集,讀取三對特征點組合進(jìn)行六參數(shù)仿射變換,將其代入起點坐標(biāo)計算轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)得到運動物體的運動矢量;接著生成初始的DT網(wǎng)格,將點集中的點不斷插入其中,判斷是否滿足DT剖分準(zhǔn)則,若滿足則刪除之前的三角形,重新生成新的網(wǎng)格,不滿足則繼續(xù)讀取點集直到網(wǎng)格生成結(jié)束。同時,將傳統(tǒng)的空外接圓準(zhǔn)則算法進(jìn)行了優(yōu)化,將傳統(tǒng)的計算三角形的外接圓的圓心及半徑,然后再計算出插入點到該圓心的距離從而判斷插入點與圓的位置關(guān)系轉(zhuǎn)化為計算兩個角度的余弦值并判斷其大小,從而判斷插入點與圓的位置關(guān)系,這種做法大大簡化了算法的復(fù)雜程度,使效率有了較大的提高。3.生成DT網(wǎng)格之后,對圖像進(jìn)行運動補償來得到兩幀中間的內(nèi)插幀圖。在這里,我們選取的兩幀是測試視頻的第一幀及第三幀圖像,這樣內(nèi)插出的幀圖就可以與原始的第二張幀圖進(jìn)行對比評價。本文是基于Windows7+Visual Studio2015+Opencv3.3.1平臺進(jìn)行實驗,可以發(fā)現(xiàn),無論是從主觀的視覺效果上看,還是客觀評價計算內(nèi)插幀圖與原始幀圖的峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio,PSNR)、歸一化相關(guān)系數(shù)(Normalized Correlation,NC)及結(jié)構(gòu)相似度(Structural Similarity Index Measurement,SSIM),都可以證明本文所提出的幀率提升方法優(yōu)于經(jīng)典的幀率提升算法,且得到了系統(tǒng)的實現(xiàn)。
【圖文】：

基于 Delaunay 三角形網(wǎng)格的視頻幀率提升技術(shù)第二章 幀率提升技術(shù)基礎(chǔ)上文，，我們可以知道，F(xiàn)RUC 技術(shù)可以應(yīng)用于多種領(lǐng)域：不數(shù)據(jù)間的幀率轉(zhuǎn)換、提高低幀率的視頻在電視終端設(shè)備上的放等等，F(xiàn)RUC 技術(shù)已日漸成為視頻處理領(lǐng)域中的研究熱點升技術(shù) FRUC 是指在原始的視頻幀圖中插值出新的幀圖，頻變?yōu)楦邘实囊曨l，如圖 2.1 所示：是最基本的二倍 F三倍、四倍等幀率提升技術(shù)，就是在相鄰兩幀中間內(nèi)插出兩更高的幀率。本文僅對二倍 FRUC 技術(shù)進(jìn)行研究。

插黑幀法
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41

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本文編號：2684678