CN1184819C - 一种图象的平滑显示方法 - Google Patents

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本发明涉及图象的平滑显示方法。帧A和帧B在显示时分别被加权模糊化显示为两帧A’和B’，即A’＝aA+bB，B’＝aB+bA，其中a+b＝1，在两帧A’和B’之间内插n-1个由帧A和帧B加权得到的新帧Cn＝anA+bnB，其中an+bn＝1。由于采用了加权模糊化显示、内插新加权帧以及因加权系数选自根据对应条件实验得到的优化数据组，且系数之一等于二分之一的自然数次方，从而将浮点乘的运算优化为移位减的运算，减少了插帧计算的时间，大大改善了图像的连续性和解决了有较明显的叠影的技术问题。

Description

一种图象的平滑显示方法
技术领域
本发明涉及视频显示，具体涉及通过编码传输视频图像的平滑显示方法。
背景技术
通过编码传输视频图像的技术如会议电视和可视电话等，当带宽较窄而图像复杂度较高时，为了得到可接受的单帧图像质量，视频编码算法会主动抽帧。当带宽很宽而图像复杂度较高时，视频编码算法计算量会变得很大而被动抽帧。编码端无论是主动抽帧还是被动抽帧，都会造成视频解码显示图像的不连续。一般的处理是，显示时刻若没有新的图像，则简单重复前一图像。还有一种方法是，若发现两帧之间有跳帧，则线性内插出中间的帧。简单重复前帧的方式，由于对跳帧未作任何掩盖，主观图像连续性最差。线性插帧的方式，连续性有一些改善，但有较明显的叠影。
发明内容
本发明要解决的是现有视频显示中图像的连续性差和插帧有较明显的叠影的技术问题。
为了解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：
一种图象的平滑显示方法，包括以下步骤：
1)解码端输出两连续的关键帧帧A和帧B，计算出帧B和帧A的时间戳差值n，当时间戳差值n＝1时，显示帧A和帧B后直接跳到步骤4)，当时间戳差值n＞1时，则继续进行以下步骤；
2)通过适当的方法计算出在帧A和帧B中间内插出的n-1个新帧Cn-1；
3)依序显示帧A’、内插出的n-1个新帧Cn-1和帧B’；
4)继解码端输出关键帧B之后又连续输出关键帧D，将关键帧B和关键帧D分别替换为两连续的关键帧帧A和帧B，又从步骤1)开始循环执行各步骤，
其特征是，所述的帧A和帧B在插帧前被加权模糊化为帧A’和帧B’，即A’＝aA+bB，B’＝aB+bA，其中a+b＝1；内插出的n-1个新帧Cn-1通过帧A和帧B加权得到，即Cn-1＝an-1A+bn-1B，其中an-1+bn-1＝1，加权系数a，b，an-1和bn-1选自于根据不同的内插帧数n-1和连续输出的图象系列有无明显背景的条件所做的与其条件相对应的实验而得到的优选数据组Xa，Xb，经适当处理后形成的实用数据组Ya，Yb，优选数据组处理为实用数据组的处理方法为：对于优选数据组中任意一帧的加权系数Xa，Xb，其中Xa+Xb＝1，将实用数据组中与Xa相对应的系数Ya归为二分之一K次方数列元素组合求和值，其中Ya+Yb＝1。
所述连续输出的图象系列有无明显背景的判断方法为：
1)将连续输出的两关键帧帧A和帧B均匀分为P×Q块，P，Q为大于1的自然数；
2)计算帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)：
帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)等于帧A和帧B相应图像块内所有像素的差值绝对值的和(SAD)乘以一帧内的图像块数；
3)判定图像有无明显背景
运动的像素块数量小于或等于一帧内的图像块数的H分之一时，H为大于2小于10的实数，则判断图像可能含有明显的背景；
4)判定图像序列有无明显背景
当第一次计算插帧时，判别两关键帧是否可能含有明显的背景，如果可能含有明显的背景，则可能含有明显静止背景图像连续出现的事件次数加1，继续判别两关键帧是否可能含有明显的背景，如果可能含有明显的背景，则可能含有明显静止背景图像连续出现的事件次数加1，否则，可能含有明显静止背景图像连续出现的事件次数清零；如此反复，如果连续出现M次两关键帧可能含有明显背景的事件，M为大于1的自然数，则判定图像序列含有明显的背景，图像序列是否含有明显背景的标志设置为“有”，在此之前，保持图像序列是否含有明显背景的标志为“无”；图像序列是否含有明显背景的标志被置为“有”以后，出现一次两关键帧不可能含有明显背景的事件，则不可能含有明显静止背景图像连续出现的次数加1，如果连续出现M次两关键帧不可能含有明显背景的事件，则判定图像序列不再含有明显的背景，图像序列是否含有明显背景的标志设置为“无”，否则，不可能含有明显静止背景图像连续出现的事件次数清零，保持图像序列是否含有明显背景的标志为“有”。
所述的加权系数an-1和bn-1的选定条件和做实验的条件还与帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)大小有关，将帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)可能出现的数值按不同的域值分为L段，L为正整数，对不同段分别做对应的实验以获得帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)在不同段内相应的加权系数实用数据组；选定加权系数时依据帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入的不同域值段选定对应的实用数据。
所述的H取值为3，M取值为5；L取值为3，即将帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)可能出现的数值按不同的域值分为大、中和小三个段。
当n-1＞1时，采取分步计算内插新帧和分步输出的方式，即计算出一帧就输出一帧的方式，用反馈函数反馈剩余帧数。
所述的Ya与Xa的数值靠得极近。
所述的连续输出的帧A、帧B和帧D也可以是连续输出的场A、场B和场D。
在采用了上述技术方案后，由于采用了加权模糊化显示、在两模糊化显示的两图像之间内插新的加权图像以及因加权系数选自根据对应条件实验得到的优化数据组且系数之一等于二分之一的自然数次方元素或自然数次方元素之和，从而将浮点乘的运算优化为移位减的运算，减少了插帧计算的时间，大大改善了图像的连续性和解决了有较明显的叠影的技术问题。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的整体流程图。
图2是本发明具体实施方式中判断图象系列有无明显背景方法的流程图。
具体实施方式
如图1和2所示，一种图象的平滑显示方法，包括以下步骤：
①解码端输出的两连续的关键帧帧A和帧B，计算出帧B和帧A的时间戳差值n，当时间戳差值n＝1时，显示帧A和帧B后直接跳到步骤⑦，当时间戳差值n＞1时，则继续进行以下步骤；
②根据内插的帧数n-1、图象系列有无明显背景的条件在实用数据组中选择对应的内插加权系数a，b，其中a+b＝1，输出模糊化帧A’＝aA+bB，反馈函数设置为n-2；
③根据内插的帧数n-1、图象系列有无明显背景的条件和帧A与帧B的差值绝对值的和在实用数据组中选择对应的内插加权系数a1，b1，其中a1+b1＝1，输出第一内插帧C1＝a1A+b1B，反馈函数设置为n-3；
④根据内插的帧数n-1、图象系列有无明显背景的条件和帧A与帧B的差值绝对值的和在实用数据组中选择对应的内插加权系数a2，b2，其中a2+b2＝1，输出第一内插帧C2＝a2A+b2B，反馈函数设置为n-4；
⑤继续计算输出内插的帧，直到反馈函数设置为0，停止内插帧；
⑥模糊化显示帧B，B’＝aB+bA；
⑦继解码端输出关键帧B之后又连续输出关键帧D，将关键帧B和关键帧D分别替换为两连续的关键帧帧A和帧B，又从步骤1)开始循环执行各步骤。加权系数a，b，an-1和bn-1选自于根据不同的内插帧数n-1和连续输出的图象系列有无明显背景的条件所做的与其条件相对应的实验而得到的优选数据组Xa，Xb，经适当处理后形成的实用数据组Ya，Yb，优选数据组处理为实用数据组的处理方法为：
对于优选数据组中任意一帧的加权系数Xa，Xb，其中Xa+Xb＝1，将实用数据组中与Xa相对应的系数Ya归为二分之一K次方数列元素组合求和值中与Xa靠得极近的数列元素组合求和值，其中Ya+Yb＝1。
连续输出的图象系列有无明显背景的判断方法为：
1)将连续输出的两关键帧帧A和帧B均匀分为P×Q块，P，Q为大于1的自然数；
2)计算帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)：
帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)等于帧A和帧B相应图像块内所有像素的差值绝对值的和(SAD)乘以一帧内的图像块数；
3)判定图像有无明显背景
运动的像素块数量小于或等于一帧内的图像块数的H分之一时，H一般取值为大于2小于10的实数，最佳取值为3，则判断图像可能含有明显的背景；
4)判定图像序列有无明显背景
当第一次计算插帧时，判别两关键帧是否可能含有明显的背景，如果可能含有明显的背景，则可能含有明显静止背景图像连续出现的事件次数加1，继续判别两关键帧是否可能含有明显的背景，如果可能含有明显的背景，则可能含有明显静止背景图像连续出现的事件次数加1，否则，可能含有明显静止背景图像连续出现的事件次数清零；如此反复，如果连续出现M次两关键帧可能含有明显背景的事件，M为大于1的自然数，最佳取值为5，则判定图像序列含有明显的背景，图像序列是否含有明显背景的标志设置为“有”，在此之前，保持图像序列是否含有明显背景的标志为“无”；图像序列是否含有明显背景的标志被置为“有”以后，出现一次两关键帧不可能含有明显背景的事件，则不可能含有明显静止背景图像连续出现的次数加1，如果连续出现M次两关键帧不可能含有明显背景的事件，则判定图像序列不再含有明显的背景，图像序列是否含有明显背景的标志设置为“无”，否则，不可能含有明显静止背景图像连续出现的事件次数清零，保持图像序列是否含有明显背景的标志为“有”。
将帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)可能出现的数值按不同的域值分为L段，L为正整数，L一般可取值为3，即将帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)可能出现的数值按不同的域值分为大、中和小三个段。对不同段分别做对应的实验以获得帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)在不同段内相应的加权系数实用数据组；选定加权系数时依据帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入的不同域值段选定对应的实用数据。
如H取值为3，M取值为5，L取值为3，依据图象系列有无明显背景以及帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)分别属于大、中、小三段时，需内插1新帧、2新帧时的系数取值情况分别为：
当n-1＝1，图象系列有明显背景时，a取值为0.96875，当帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入大段时，a1取值为0.96875，当帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入中段时，a1取值为0.9375，当帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入小段时，a1取值为0.90625；
当n-1＝1，图象系列无明显背景时，a取值为0.96875，当帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入大段时，a1取值为0.875，当帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入中段时，a1取值为0.84375，当帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入小段时，a1取值为0.8125。
当n-1＝2，图象系列有明显背景时，a取值为0.96875，当帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入大段时，a1取值为0.96875，a2取值为0.03125，当帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入中段时，a1取值为0.9375，a2取值为0.0625，当帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入小段时，a1取值为0.90625，a2取值为0.09375；
当n-1＝2，图象系列无明显背景时，a取值为0.96875，当帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入大段时，a1取值为0.875，a2取值为0.125，当帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入中段时，a1取值为0.84375，a2取值为0.15625，当帧A和帧B的差值绝对值的和(SAD)落入小段时，a1取值为0.8125，a2取值为0.1875。
当然，当n-1不大时，需要计算内插的新帧交少，所需要的延迟不是很大而能满足实时的要求时，也可以先计算出所有的模糊帧和内插的新帧，再依时输出。
上述对帧的平滑显示方法，同样可适用于对场的平滑显示。

Claims (8)

1、一种图象的平滑显示方法，包括以下步骤：
1)解码端输出两连续的关键帧帧A和帧B，计算出帧B和帧A的时间戳差值n，当时间戳差值n＝1时，显示帧A和帧B后直接跳到步骤4)，当时间戳差值n＞1时，则继续进行以下步骤；
2)通过适当的方法计算出在帧A和帧B中间内插出的n-1个新帧Cn-1；
3)依序显示帧A’、内插出的n-1个新帧Cn-1和帧B’；
4)继解码端输出关键帧B之后又连续输出关键帧D，将关键帧B和关键帧D分别替换为两连续的关键帧帧A和帧B，又从步骤1)开始循环执行各步骤，
其特征是，所述的帧A和帧B在插帧前被加权模糊化为帧A’和帧B’，即A’＝aA+bB，B’＝aB+bA，其中a+b＝1；内插出的n-1个新帧Cn-1通过帧A和帧B加权得到，即Cn-1＝an-1A+bn-1B，其中an-1+bn-1＝1，加权系数a，b，an-1和bn-1选自于根据不同的内插帧数n-1和连续输出的图象系列有无明显背景的条件所做的与其条件相对应的实验而得到的优选数据组Xa，Xb，经适当处理后形成的实用数据组Ya，Yb，优选数据组处理为实用数据组的处理方法为：
对于优选数据组中任意一帧的加权系数Xa，Xb，其中Xa+Xb＝1，将实用数据组中与Xa相对应的系数Ya归为二分之一K次方数列元素组合求和值，其中Ya+Yb＝1。
2、如权利要求1所述的图象的平滑显示方法，其特征是，所述连续输出的图象系列有无明显背景的判断方法为：
1)将连续输出的两关键帧帧A和帧B均匀分为P×Q块，P，Q为大于1的自然数；
2)计算帧A和帧B的差值绝对值的和：
帧A和帧B的差值绝对值的和等于帧A和帧B相应图像块内所有像素的差值绝对值的和乘以一帧内的图像块数；
3)判定图像有无明显背景
运动的像素块数量小于或等于一帧内的图像块数的H分之一时，H为大于2小于10的实数，则判断图像可能含有明显的背景；
4)判定图像序列有无明显背景
当第一次计算插帧时，判别两关键帧是否可能含有明显的背景，如果可能含有明显的背景，则可能含有明显静止背景图像连续出现的事件次数加1，继续判别两关键帧是否可能含有明显的背景，如果可能含有明显的背景，则可能含有明显静止背景图像连续出现的事件次数加1，否则，可能含有明显静止背景图像连续出现的事件次数清零；如此反复，如果连续出现M次两关键帧可能含有明显背景的事件，M为大于1的自然数，则判定图像序列含有明显的背景，图像序列是否含有明显背景的标志设置为“有”，在此之前，保持图像序列是否含有明显背景的标志为“无”；图像序列是否含有明显背景的标志被置为“有”以后，出现一次两关键帧不可能含有明显背景的事件，则不可能含有明显静止背景图像连续出现的次数加1，如果连续出现M次两关键帧不可能含有明显背景的事件，则判定图像序列不再含有明显的背景，图像序列是否含有明显背景的标志设置为“无”，否则，不可能含有明显静止背景图像连续出现的事件次数清零，保持图像序列是否含有明显背景的标志为“有”。
3、如权利要求2所述的图象的平滑显示方法，其特征是，所述的加权系数an-1和bn-1的选定条件和做实验的条件还与帧A和帧B的差值绝对值的和大小有关，将帧A和帧B的差值绝对值的和可能出现的数值按不同的域值分为L段，L为正整数，对不同段分别做对应的实验以获得帧A和帧B的差值绝对值的和在不同段内相应的加权系数实用数据组；选定加权系数时依据帧A和帧B的差值绝对值的和落入的不同域值段选定对应的实用数据。
4、如权利要求3所述的会议图象的平滑显示方法，其特征是，所述的H取值为3，M取值为5；L取值为3，即将帧A和帧B的差值绝对值的和可能出现的数值按不同的域值分为大、中和小三个段。
5、如权利要求1或2或3或4所述的图象的平滑显示方法，其特征是，当n-1＞1时，采取分步计算内插新帧和分步输出的方式，即计算出一帧就输出一帧的方式，用反馈函数反馈剩余帧数。
6、如权利要求1或2或3或4所述的图象的平滑显示方法，其特征是所述的Ya与Xa的数值靠得极近。
7、如权利要求1或2或3或4所述的图象的平滑显示方法，其特征是，所述的连续输出的帧A、帧B和帧D也可以是连续输出的场A、场B和场D。
8、如权利要求5所述的图象的平滑显示方法，其特征是，所述的连续输出的帧A、帧B和帧D也可以是连续输出的场A、场B和场D。
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