[发明专利]一种适用于缩放运动和明暗变化的视频帧率上变换方法

权利要求书

1.一种适用于缩放运动和明暗变化的视频帧率上变换方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、读取待处理视频流中相邻两帧视频图像，搜索该相邻两帧视频图像的所有特征点，并为每个特征点生成一个特征矢量；

S2、根据特征矢量对原始视频流中相邻两帧视频图像的特征点进行匹配，得到相邻两帧之间的特征匹配对的坐标；

S3、根据特征匹配对的坐标计算视频帧图像每个区域的缩放系数和平移系数；

S4、根据缩放系数和平移系数对视频帧图像的每个区域进行缩放平移运动补偿，得到预测帧；

S5、获取连续两帧视频图像的帧间商，根据帧间商和相匹配的特征点的像素值获取明暗变化参数，并判断明暗变化参数是否等于1，若是则进入步骤S7，否则进入步骤S6；

S6、根据明暗变化参数调整预测帧的像素值得到上变换插入帧，将上变换插入帧插入与其对应的连续两帧视频图像之间，进入步骤S8；

S7、直接将预测帧插入与其对应的连续两帧视频图像之间，进入步骤S8；

S8、采用与步骤S1至步骤S7相同的方法对待处理视频流进行遍历，完成对待处理视频流的视频帧上变换；

所述步骤S5的具体方法包括以下子步骤：

S5-1、根据公式

获取帧间商其中为前帧视频图像的平均像素值；为后帧视频图像的平均像素值；./表示两矩阵对应元素相除；

S5-2、根据公式

计算变化参数valuescaler{i}；其中v_t1{i}为前帧视频图像中第i个具有匹配对的特征点的像素值；v_t2{i}为后帧视频图像中与v_t1{i}所对应特征点相匹配的特征点的像素值；M为特征点匹配对的个数；

S5-3、将变化参数valuescaler{i}和与其对应的特征点所在区域的帧间商的聚类中心值作为该区域明暗变化参数。

2.根据权利要求1所述的适用于缩放运动和明暗变化的视频帧率上变换方法，其特征在于，所述步骤S1的具体方法包括以下子步骤：

S1-1、根据公式

L(x,y,δ)＝G(x,y,kδ)-G(x,y,δ)

生成差分离散尺度空间核函数L；其中δ＝k^p·δ₀,p＝0,1,2,3,4；x和y分别为横纵坐标值；

S1-2、将前后两帧视频图像分别与L相卷积，分别得到与前帧对应的5个差分图像和与后帧对应的5个差分图像为卷积运算；F_t1表示前帧视频图像；F_t2表示后帧视频图像；

S1-3、分别对进行行列隔点降采样后与L相卷积，分别得到与前帧对应的5个差分图像和与后帧对应的5个差分图像

S1-4、将最新得到的差分图像通过与步骤S1-3相同的方法获取差分图像和其中q＝2,3,4,5；

S1-5、将步骤S1-2、步骤S1-3和步骤S1-4中得到的差分图像进行组合得到与每帧图像相对应的6组不同尺寸的差分图像组，其中每组包括5个尺寸相同、离散尺度δ不同的差分图像；

S1-6、搜索同组相邻差分图像的极值点，剔除其中低于设定阈值的点和边缘点，将剩余极值点作为该尺寸的特征点；其中设定阈值为图像像素点最大值的3％；

S1-7、对于每一个特征点，根据公式

获取最接近尺度值为δ的高斯图像LL；δ＝k^p·δ₀,p＝0,1,2,3,4；x和y分别为横纵坐标值；F_tl,l＝1,2表示前后两帧视频图像；

S1-8、以该特征点为中心，计算以3×1.5δ为半径的邻域内高斯图像LL梯度的幅度和角度，并采用直方图统计邻域内像素的梯度方向和幅度；其中梯度方向直方图将0°～360°的范围平分为36个方向；梯度方向直方图的峰值代表该特征点处邻域内图像梯度的主方向，即该特征点的主方向θ；

S1-9、以该特征点为中心将特征点邻域图像的梯度和方向旋转一个方向角θ后，以该特征点为中心取大小为mδB×mδB的图像区域；其中m＝3，B＝4；

S1-10、将该mδB×mδB图像区域等分成B×B个子区域，将每个子区域等分为8个方向的梯度方向，其中每个方向为45°；

S1-11、计算一个子区域内每个梯度方向中的像元个数和，得到8个数据，遍历B×B个子区域得到B×B×8个数据，将B×B×8个数据记为该特征点的特征矢量。