This thesis aims at deinterlacing a video for the effective field to frame conversion. For this purpose, we adopt the TVMCDi (Total Variation based Motion Compensated De-interlacing) algorithm. The principle of the algorithm is first determined in detail, and then the implementation issue is discussed in realizing the algorithm in the computer. Based on the implemented algorithm, we analyze its performances by using several video sequences. We found that there are two major problems in the algorithm. First, the $E_1$ energy term cannot remove unwanted stairlike artifacts which are induced into initial interpolated frames. We alleviate this problem by adopting the initial frames obtained from directional interpolation. Second, inaccurate motion estimation due to fast object motion and/or covered background causes local artifacts due to uncorrelated and awkward pixel intensity values. By introducing adaptive weighting parameters for $E_1$ and $E_2$, we could properly select the major interpolation domain between spatial and temporal domains according to the motion estimation reliability. Thereby, the subjective quality is improved. The experimental results show that the TVMCDi algorithm is prospective for video deinterlacing by applying our modifications, even though it still has a room for improvement.
본 연구는 효과적으로 필드를 프레임으로 변환하는 비디오 디인터레이싱 방법을 목적으로 한다. 이를 위해 TV기반의 움직임 보상 디인터레이싱 (TVMCDi) 알고리즘을 채택하여 사용하였다. 이 알고리즘의 원리에 대해 세부적으로 한정하였고, 컴퓨터 상에 알고리즘을 구현 할 때의 이슈들이 논의되었다. 구현된 알고리즘을 바탕으로 여러 비디오 시퀀스를 이용해 성능을 분석하였다. TVMCDi 알고리즘에서는 두 가지 주요한 문제점들이 발견되었다. 먼저 E1 에너지가 초기 보간된 프레임에서 야기되는 계단현상 왜곡을 제거할 수 없다. 이 문제를 완화하기 위해 초기 프레임 생성 시 에지 방향 보간법을 이용하였다. 다음으로 빠른 움직임을 가진 물체 등에서의 부정확한 움직임 추정 결과가 연관없는 픽셀의 밝기 값을 가져옴으로 인해서 지역적인 왜곡을 발생시킨다. 이 문제에 대해서는 E1과 E2 에너지에 적응적인 매개변수를 적용시킴으로써, 움직임 추정의 신뢰도에 따라 공간과 시간 도메인 중 적절한 주요 보간 도메인을 선택하였다. 이 방법들에 의해 주관적인 화질이 향상되었다. 실험 결과는 변형된 TVMCDi 알고리즘이 개선의 여지가 있으나 비디오 디인터레이싱에 적합한 가능성을 가짐을 보여준다.
