Recently, flow-based frame interpolation methods have achieved great success by first modeling optical flow between target and input frames, and then building synthesis network for target frame generation. However, above cascaded architecture can lead to large model size and inference delay, hindering them from mobile and real-time applications. To solve this problem, we propose a novel Progressive Motion Context Refine Network (PMCRNet) to predict motion fields and image context jointly for higher efficiency. Different from others that directly synthesize target frame from deep feature, we explore to simplify frame interpolation task by borrowing existing texture from adjacent input frames, which means that decoder in each pyramid level of our PMCRNet only needs to update easier intermediate optical flow, occlusion merge mask and image residual. Moreover, we introduce a new annealed multi-scale reconstruction loss to better guide the learning process of this efficient PMCRNet. Experiments on multiple benchmarks show that proposed approaches not only achieve favorable quantitative and qualitative results but also reduces current model size and running time significantly.

Flow-guide synthesis provides a common framework for frame interpolation, where optical flow is typically estimated by a pyramid network, and then leveraged to guide a synthesis network to generate intermediate frames between input frames. In this paper, we present UPR-Net, a novel Unified Pyramid Recurrent Network for frame interpolation. Cast in a flexible pyramid framework, UPR-Net exploits lightweight recurrent modules for both bi-directional flow estimation and intermediate frame synthesis. At each pyramid level, it leverages estimated bi-directional flow to generate forward-warped representations for frame synthesis; across pyramid levels, it enables iterative refinement for both optical flow and intermediate frame. In particular, we show that our iterative synthesis can significantly improve the robustness of frame interpolation on large motion cases. Despite being extremely lightweight (1.7M parameters), UPR-Net achieves excellent performance on a large range of benchmarks. Code will be available soon.

视频框架合成由插值和外推组成，是一种必不可少的视频处理技术，可应用于各种情况。但是，大多数现有方法无法处理小物体或大型运动，尤其是在高分辨率视频（例如4K视频）中。为了消除此类局限性，我们引入了基于流动帧合成的邻居对应匹配（NCM）算法。由于当前的帧在视频框架合成中不可用，因此NCM以当前框架的方式进行，以在每个像素的空间型社区中建立多尺度对应关系。基于NCM的强大运动表示能力，我们进一步建议在异质的粗到细节方案中估算框架合成的中间流。具体而言，粗尺度模块旨在利用邻居的对应关系来捕获大型运动，而细尺度模块在计算上更有效地加快了估计过程。两个模块都经过逐步训练，以消除培训数据集和现实世界视频之间的分辨率差距。实验结果表明，NCM在多个基准测试中实现了最先进的性能。此外，NCM可以应用于各种实践场景，例如视频压缩，以实现更好的性能。

我们提出了一种称为基于DNN的基于DNN的框架，称为基于增强的相关匹配的视频帧插值网络，以支持4K的高分辨率，其具有大规模的运动和遮挡。考虑到根据分辨率的网络模型的可扩展性，所提出的方案采用经常性金字塔架构，该架构分享每个金字塔层之间的参数进行光学流量估计。在所提出的流程估计中，通过追踪具有最大相关性的位置来递归地改进光学流。基于前扭曲的相关匹配可以通过排除遮挡区域周围的错误扭曲特征来提高流量更新的准确性。基于最终双向流动，使用翘曲和混合网络合成任意时间位置的中间帧，通过细化网络进一步改善。实验结果表明，所提出的方案在4K视频数据和低分辨率基准数据集中占据了之前的工作，以及具有最小型号参数的客观和主观质量。

Recent works have shown that optical flow can be learned by deep networks from unlabelled image pairs based on brightness constancy assumption and smoothness prior. Current approaches additionally impose an augmentation regularization term for continual self-supervision, which has been proved to be effective on difficult matching regions. However, this method also amplify the inevitable mismatch in unsupervised setting, blocking the learning process towards optimal solution. To break the dilemma, we propose a novel mutual distillation framework to transfer reliable knowledge back and forth between the teacher and student networks for alternate improvement. Concretely, taking estimation of off-the-shelf unsupervised approach as pseudo labels, our insight locates at defining a confidence selection mechanism to extract relative good matches, and then add diverse data augmentation for distilling adequate and reliable knowledge from teacher to student. Thanks to the decouple nature of our method, we can choose a stronger student architecture for sufficient learning. Finally, better student prediction is adopted to transfer knowledge back to the efficient teacher without additional costs in real deployment. Rather than formulating it as a supervised task, we find that introducing an extra unsupervised term for multi-target learning achieves best final results. Extensive experiments show that our approach, termed MDFlow, achieves state-of-the-art real-time accuracy and generalization ability on challenging benchmarks. Code is available at https://github.com/ltkong218/MDFlow.

我们提出了一种用于视频帧插值（VFI）的实时中流估计算法。许多最近的基于流的VFI方法首先估计双向光学流，然后缩放并将它们倒转到近似中间流动，导致运动边界上的伪像。RIFE使用名为IFNET的神经网络，可以直接估计中间流量从粗细流，速度更好。我们设计了一种用于训练中间流动模型的特权蒸馏方案，这导致了大的性能改善。Rife不依赖于预先训练的光流模型，可以支持任意时间的帧插值。实验表明，普里埃雷在若干公共基准上实现了最先进的表现。\ url {https://github.com/hzwer/arxiv2020-rife}。

光学流量估计是视频分析领域的一个重要而有挑战性问题。卷积神经网络的不同语义级别/层的特征可以提供不同粒度的信息。为了利用如此灵活和全面的信息，我们提出了一个半监督的特征金字塔形相关和残余重建网络（FPCR-Net），用于框架对的光学流量估计。它由两个主要模块组成：金字塔相关映射和剩余重建。金字塔相关映射模块利用全局/本地补丁的多尺度相关性来通过聚合不同尺度的特征来形成多级成本卷。剩余重建模块旨在重建每个阶段中更精细的光学流的子带高频残差。基于金字塔相关映射，我们进一步提出了相关 - 扭曲 - 归一化（CWN）模块，以有效地利用相关性依赖性。实验结果表明，该方案在针对竞争基线方法的平均终点误差（AEE）方面，实现了最先进的性能，改善了0.80,1.15和0.10 - Flownet2，LiteFlowNet和PWC-Net Sintel DataSet的最终通过。

现有的视频框架插值方法只能在给定的中间时间步骤中插值框架，例如1/2。在本文中，我们旨在探索一种更广泛的视频框架插值，该视频框架在任意时步。为此，我们考虑在元学习的帮助下以统一的方式处理不同的时间阶段。具体而言，我们开发了一个双元学习的帧插值框架，以通过上下文信息和光流的指导以及将时间步长为附带信息，将中间框架合成中间框架。首先，构建了一个内容感知的元学习流程模块，以提高基于输入帧的下采样版本的光流估计的准确性。其次，以精致的光流和时间步长为输入，运动吸引的元学习框架插值模块为在粗翘曲版本的特征图上使用的每个像素生成卷积内核，以生成输入的特征图上的每个像素生成预测帧的帧。广泛的定性和定量评估以及消融研究表明，通过以如此精心设计的方式在我们的框架中引入元学习，我们的方法不仅可以实现优于先进的框架插值方法，还可以实现优越的性能还拥有在任意时间步长以支持插值的扩展能力。

视频框架插值是一项经典且具有挑战性的低级计算机视觉任务。最近，基于深度学习的方法取得了令人印象深刻的结果，并且已证明基于光流的方法可以合成具有更高质量的帧。但是，大多数基于流动的方法都假设两个输入帧之间具有恒定速度的线轨迹。只有一点点工作可以使用曲线轨迹执行预测，但这需要两个以上的框架作为输入来估计加速度，这需要更多的时间和内存才能执行。为了解决这个问题，我们提出了一个基于ARC轨迹的模型（ATCA），该模型仅从连续两个帧中就可以在前学习运动，而且轻量级。实验表明，我们的方法的性能要比许多参数较少且推理速度更快的SOTA方法更好。

视频框架插值（VFI）旨在通过从双向历史参考文献中扭曲可学习的动作来产生预测帧。大多数现有的作品都利用时空语义信息提取器来实现运动估计和插值建模，考虑到产生的中间运动的实际机械合理性，没有足够的考虑。在本文中，我们将VFI重新制定为多变量的非线性（MNL）回归问题，并提出了联合非线性运动回归（JNMR）策略来模拟框架间的复杂运动。为了建立MNL回归，采用ConvlSTM来构建时间维度的完整运动的分布。目标框架和多个参考帧之间的运动相关性可以通过建模的分布进行回归。此外，功能学习网络旨在为MNL回归建模进行优化。进一步进行了一个粗到精细的合成增强模块，以通过重复回归和插值来学习不同分辨率的视觉动力学。框架插值上的高度竞争性实验结果表明，与最先进的性能相比，有效性和显着提高，以及复杂运动估计的鲁棒性通过MNL运动回归提高。

我们为基于运动的视频框架插值提供了一种新颖的简单而有效的算法。现有的基于运动的插值方法通常依赖于预先训练的光流模型或基于U-NET的金字塔网络进行运动估计，该运动估计要么具有较大的模型大小或有限的处理复合物和大型运动案例的容量。在这项工作中，通过仔细整合了中间方向的前射击，轻质特征编码器和相关量为金字塔复发框架，我们得出一个紧凑的模型，以同时估计输入帧之间的双向运动。它的尺寸比PWC-NET小15倍，但可以更可靠，更灵活地处理具有挑战性的运动案例。基于估计的双向运动，我们向前射击输入帧及其上下文特征到中间帧，并采用合成网络来估算扭曲表示的中间帧。我们的方法在广泛的视频框架插值基准测试中实现了出色的性能。代码将很快可用。

从一组多曝光图像中重建无精神的高动态范围（HDR）图像是一项具有挑战性的任务，尤其是在大型对象运动和闭塞的情况下，使用现有方法导致可见的伪影。为了解决这个问题，我们提出了一个深层网络，该网络试图学习以正规损失为指导的多尺度特征流。它首先提取多尺度功能，然后对非参考图像的特征对齐。对齐后，我们使用残留的通道注意块将不同图像的特征合并。广泛的定性和定量比较表明，我们的方法可实现最新的性能，并在颜色伪像和几何变形大大减少的情况下产生出色的结果。

视频框架插值（VFI）旨在合成两个连续帧之间的中间框架。最先进的方法通常采用两步解决方案，其中包括1）通过基于流动的运动估计来生成本地光线的像素，2）将扭曲的像素混合以通过深神经合成网络形成全帧。但是，由于两个连续的帧不一致，新帧的扭曲功能通常不会对齐，这会导致扭曲和模糊的帧，尤其是在发生大型和复杂的运动时。为了解决这个问题，在本文中，我们提出了一种新颖的视频框架插值变压器（TTVFI）。特别是，我们以不一致的动作为查询令牌制定了扭曲的特征，并将运动轨迹中的相关区域从两个原始的连续帧中提出到键和值。在沿轨迹的相关令牌上学习了自我注意力，以通过端到端训练将原始特征融合到中间框架中。实验结果表明，我们的方法在四个广泛使用的VFI基准中优于其他最先进的方法。代码和预培训模型都将很快发布。

Given two consecutive frames, video interpolation aims at generating intermediate frame(s) to form both spatially and temporally coherent video sequences. While most existing methods focus on single-frame interpolation, we propose an end-to-end convolutional neural network for variable-length multi-frame video interpolation, where the motion interpretation and occlusion reasoning are jointly modeled. We start by computing bi-directional optical flow between the input images using a U-Net architecture. These flows are then linearly combined at each time step to approximate the intermediate bi-directional optical flows. These approximate flows, however, only work well in locally smooth regions and produce artifacts around motion boundaries. To address this shortcoming, we employ another U-Net to refine the approximated flow and also predict soft visibility maps. Finally, the two input images are warped and linearly fused to form each intermediate frame. By applying the visibility maps to the warped images before fusion, we exclude the contribution of occluded pixels to the interpolated intermediate frame to avoid artifacts. Since none of our learned network parameters are time-dependent, our approach is able to produce as many intermediate frames as needed. To train our network, we use 1,132 240-fps video clips, containing 300K individual video frames. Experimental results on several datasets, predicting different numbers of interpolated frames, demonstrate that our approach performs consistently better than existing methods.

Many video enhancement algorithms rely on optical flow to register frames in a video sequence. Precise flow estimation is however intractable; and optical flow itself is often a sub-optimal representation for particular video processing tasks. In this paper, we propose task-oriented flow (TOFlow), a motion representation learned in a selfsupervised, task-specific manner. We design a neural network with a trainable motion estimation component and a video processing component, and train them jointly to learn the task-oriented flow. For evaluation, we build Vimeo-90K, a large-scale, high-quality video dataset for low-level video processing. TOFlow outperforms traditional optical flow on standard benchmarks as well as our Vimeo-90K dataset in three video processing tasks: frame interpolation, video denoising/deblocking, and video super-resolution. IntroductionMotion estimation is a key component in video processing tasks such as temporal frame interpolation, video denoising,

视频帧插值（VFI）目前是一个非常活跃的研究主题，具有跨越计算机视觉，后期生产和视频编码的应用程序。 VFI可能非常具有挑战性，特别是在含有大型运动，闭塞或动态纹理的序列中，现有方法未能提供感知鲁棒的插值性能。在这种情况下，我们基于时空多流量架构介绍了一种基于深度学习的VFI方法ST-MFNET。 ST-MFNET采用新的多尺度多流量预测器来估计多对一的中间流动，它们与传统的一对一光流组合以捕获大型和复杂的运动。为了增强各种纹理的插值性能，还用于在扩展时间窗口上模拟内容动态的3D CNN。此外，ST-MFNET已经在ST-GaN框架内培训，该框架最初是为纹理合成而开发的，目的是进一步提高感知插值质量。我们的方法已被全面评估 - 与十四个最先进的VFI算法相比 - 清楚地展示了ST-MFNET在各种和代表性测试数据集上始终如一地优于这些基准，在PSNR中具有显着的收益，用于案件在PSNR中高达1.09dB包括大型运动和动态纹理。项目页面：https://danielism97.github.io/st-mfnet。

基于DNN的框架插值从两个连续的帧中生成中间帧，通常取决于具有大量功能的模型体系结构，从而阻止其在具有有限资源的系统（例如移动设备）上部署。我们提出了一种用于框架插值的压缩驱动的网络设计，该设计通过稀疏性诱导优化来利用模型，以大大降低模型大小，同时达到更高的性能。具体而言，我们首先压缩了最近提出的ADACOF模型，并证明了10次压缩ADACOF的性能类似于其原始对应物，在各种超参数设置下，对使用layerwise稀疏信息作为指导的不同策略进行了全面研究。然后，我们通过引入一个多分辨率翘曲模块来增强这种压缩模型，从而提高了视觉一致性，并通过多层次的细节来提高视觉一致性。结果，我们通过原始AdaCof的四分之一获得了可观的性能增长。此外，我们的模型在各种数据集上对其他最先进的方法都表现出色。我们注意到，建议的压缩驱动框​​架是通用的，可以轻松地传输到其他基于DNN的框架插值算法中。源代码可在https://github.com/tding1/cdfi上获得。

We address the problem of synthesizing new video frames in an existing video, either in-between existing frames (interpolation), or subsequent to them (extrapolation). This problem is challenging because video appearance and motion can be highly complex. Traditional optical-flow-based solutions often fail where flow estimation is challenging, while newer neural-network-based methods that hallucinate pixel values directly often produce blurry results. We combine the advantages of these two methods by training a deep network that learns to synthesize video frames by flowing pixel values from existing ones, which we call deep voxel flow. Our method requires no human supervision, and any video can be used as training data by dropping, and then learning to predict, existing frames. The technique is efficient, and can be applied at any video resolution. We demonstrate that our method produces results that both quantitatively and qualitatively improve upon the state-ofthe-art.

学习的视频压缩最近成为开发高级视频压缩技术的重要研究主题，其中运动补偿被认为是最具挑战性的问题之一。在本文中，我们通过异质变形补偿策略（HDCVC）提出了一个学识渊博的视频压缩框架，以解决由单尺度可变形的特征域中单尺可变形核引起的不稳定压缩性能的问题。更具体地说，所提出的算法提取物从两个相邻框架中提取的算法提取物特征来估算估计内容自适应的异质变形（Hetdeform）内核偏移量，而不是利用光流或单尺内核变形对齐。然后，我们将参考特征转换为HetDeform卷积以完成运动补偿。此外，我们设计了一个空间 - 邻化的分裂归一化（SNCDN），以实现更有效的数据高斯化结合了广义分裂的归一化。此外，我们提出了一个多框架增强的重建模块，用于利用上下文和时间信息以提高质量。实验结果表明，HDCVC比最近最新学习的视频压缩方法取得了优越的性能。

远程时间对齐至关重要，但对视频恢复任务有挑战性。最近，一些作品试图将远程对齐分成几个子对齐并逐步处理它们。虽然该操作有助于建模遥控对应关系，但由于传播机制，误差累积是不可避免的。在这项工作中，我们提出了一种新颖的通用迭代对准模块，其采用逐渐改进方案进行子对准，产生更准确的运动补偿。为了进一步提高对准精度和时间一致性，我们开发了一种非参数重新加权方法，其中每个相邻帧的重要性以用于聚合的空间方式自适应地评估。凭借拟议的策略，我们的模型在一系列视频恢复任务中实现了多个基准测试的最先进的性能，包括视频超分辨率，去噪和去束性。我们的项目可用于\ url {https:/github.com/redrock303/revisiting-temporal-alignment-for-video-Restion.git}。