Doğrusal olmayan hareket kestirimi ile video çerçeve ara değerlemesi
Video frame interpolation with nonlinear motion estimation
Yazar: YÜCEL ÇİMTAY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. EROL SEKE
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Telekomünikasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Görüntüleme teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte, yüksek yenileme hızına sahip görüntüleme aygıtlarında daha akıcı video elde etmek amacıyla düşük çerçeve hızlı videolardan, V.Ç.A.D. (Video çerçeve ara değerlemesi) yöntemleriyle yüksek çerçeve hızlı videolar elde edilmektedir. Bu amaçla uygulanan çerçeve tekrarı veya doğrusal ara değerleme gibi yöntemler, ara resimler üzerinde hareket titremesi ve bulanıklık gibi istenmeyen bozulmalar ve gürültüler meydana getirmektedir. Bu nedenle çerçeve ara değerlemesinde kaliteli ara çerçeveler elde etme amacıyla hareket dengelemesi yöntemine dayanan çerçeve hız artırımı teknikleri uygulanmıştır. H.D.V.Ç.A.D. (Hareket dengelemeli video çerçeve ara değerlemesi) ardışık video çerçeveleri arasında hareket kestirimi yapılarak, video içindeki nesnelerin hareket vektörlerinin çıkarılması ve bu hareket vektörleriyle ara çerçevelerin üretilmesi temeline dayanır. Dolayısıyla çerçeveler arasındaki hareketler modellenerek daha kaliteli ara resimler elde edilmiş olur.Yapılan çalışmaların büyük bir bölümünde hareket kestirimi/dengelemesi yapılırken video içindeki nesnelerin doğrusal hareket ettiği düşünülmüştür. Bu çalışmada çerçeve ara değerlemesi performansını güçlendirerek daha kaliteli ara resimler üreten, doğrusal hareket tabanlı yeni bir çerçeve ara değerlemesi yöntemi önerilmiştir. Bununla birlikte gerçek dünyada nesneler hiçbir zaman doğrusal hareket etmemektedir. Dolayısıyla doğrusal olmayan hareketleri doğrusal olarak modellemek gerçek ara çerçeve üretiminde yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle, bu çalışmada nesnelerin zamana göre doğrusal olmayan hareketlerini de modelleyebilecek yeni bir çerçeve hız artırımı yöntemi önerilmiştir. Uygulama sonuçlarında, önerilen yöntemin uygulana gelen doğrusal hareket tabanlı çalışmalara göre daha kaliteli ara resimler ürettiği ve daha yüksek başarım sağladığı görülmüştür.

Abstract:
With the development of imaging technologies, high frame rate video sequences are produced from low frame rate videos on imaging devices which have high refresh rate. The aim of this process is to acquire a more fluid video sequence. This is achieved by V.F.I. (Video frame interpolation) techniques. Frame repetition and linear interpolation have been used in order to increase the frame rate. However, these techniques result in judder effect and blur on intermediate frames. Therefore, V.F.I. techniques which are based on motion compensation have been widely used in order to obtain high qualified intermediate frames. Motion compensated V.F.I. is based on motion estimation between successive video frames, handling the motion vectors and producing the frames by using these motion vectors. So, the motion between frames is modeled and better images can be achieved.In most of the studies, during motion estimation/compensation process it is assumed that the objects in a video move linear. A new linear-motion-based V.F.I. algorithm is proposed in this work. This algorithm increases the visual quality and PSNR (Peak-Signal-To-Noise-Ratio) of intermediate frames. Another issue is that, in real world, objects never exhibit linear motion. So, linear modeling of nonlinear motion is not accurate for producing real intermediate frames. Therefore, a new method which can model nonlinear spatio-temporal motion of the objects is presented in this study. Results show that the nonlinear motion approach produces better reconstructed frames and is superior to the linear-based methods that were previously studied.