帧速率上变换技术产生于20世纪80年代,目的是提高视频信号的时间分辨率,即根据原有的低帧速率图像序列产生一系列新图像帧插入到原来的序列中。序列图像和视频中具有的丰富的原始数据以及相邻帧间的高度相关性使得帧速率上变换的实现成为可能。随着数字电视技术的发展,帧速率上变换技术得到了广泛的应用。帧速率上变换算法的实现主要有两个主要过程:运动估计和运动补偿。运动估计的目的是根据帧间的运动信息得到帧内的每一个像素点的运动矢量,整个帧的运动矢量集合称之为运动矢量场。运动补偿是指跟踪图像内物体运动情况,利用运动估计得到的运动矢量值,对图像进行补偿。运动矢量的准确性和运动补偿内插滤波器的合理性对整个帧速率上变换算法至关重要。本文提出了一种基于双向运动补偿的帧速率上变换算法,该算法首先采用边缘加权的双向运动估计方法获取高精度的双向运动矢量,并采用可变尺寸块运动矢量场估计逐级对运动矢量求精,然后采用快速的自适应重叠块运动补偿方法获得初始内插帧,最后结合视频帧的时空相关性,对初始内插帧进行三维滤波去噪,从而得到最终的内插帧。实验结果表明,本文提出的算法,有效地解决了帧速率上变换过程中产生的重叠及空洞问题,提高了双向运动矢量的精度,减小了块效应。较之传统的帧速率上变换算法,本文算法在内插图像主、客观质量方面都有较大的提升。