基于視點(diǎn)預(yù)測的多視點(diǎn)視頻編碼技術(shù).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)通信和顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻信號(hào)處理技術(shù)也隨之迅猛發(fā)展，其中的二維(2D)視頻壓縮傳輸技術(shù)幾近成熟，并逐漸被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。下一代視頻技術(shù)將是與人的雙眼三維(3D)視覺更匹配的3D立體視頻技術(shù)，以自由視點(diǎn)視頻為代表的3DTV視頻技術(shù)在本世紀(jì)初迅速發(fā)展起來，其特點(diǎn)是立體感和交互性。自由視點(diǎn)視頻給傳統(tǒng)的視頻處理技術(shù)帶來新的挑戰(zhàn)，包括多視點(diǎn)視頻數(shù)據(jù)的采集、編碼壓縮、傳輸、接收端繪制重現(xiàn)等，而多視點(diǎn)視頻編碼壓縮是其中最為關(guān)鍵的瓶頸技

2、術(shù)。 與單視點(diǎn)和雙目立體視頻序列相比，多視點(diǎn)視頻序列是由攝像機(jī)陣列對(duì)同一場景的不同角度拍攝得到，其視頻流路數(shù)更多，數(shù)據(jù)量成倍增加，各個(gè)視點(diǎn)視頻圖像問也增加了大量的冗余度。多視點(diǎn)視頻編碼應(yīng)根據(jù)多視點(diǎn)視頻的這些特點(diǎn)，充分利用多個(gè)視頻圖像之間的多重冗余信息，更有效地編碼壓縮和傳輸多視點(diǎn)視頻數(shù)據(jù)。 本文對(duì)多視點(diǎn)視頻源端采集的攝像機(jī)成像過程進(jìn)行了研究分析，提出一種基于遺傳算法的攝像機(jī)自標(biāo)定方法。利用遺傳算法實(shí)現(xiàn)Hartley的基于

3、新Kruppa方程的攝像機(jī)自標(biāo)定過程，消除了極點(diǎn)的影響，將這個(gè)過程完全轉(zhuǎn)化為通過代價(jià)函數(shù)的最小化來求得攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)，排除了極點(diǎn)的不穩(wěn)定因素，這樣可得到較精確的標(biāo)定結(jié)果。由于其標(biāo)定過程簡單易行，該方法適用性強(qiáng)。 本文在攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)標(biāo)定的基礎(chǔ)上，研究了基于標(biāo)定參數(shù)的視點(diǎn)預(yù)測方法。在完成攝像系統(tǒng)的標(biāo)定工作后，根據(jù)其內(nèi)外參數(shù)來預(yù)測多個(gè)視點(diǎn)的圖像，減少了視差搜索的時(shí)間，提高效率。本文對(duì)多視點(diǎn)視頻序列的實(shí)驗(yàn)得到了較好的預(yù)測效果，表明基于

4、攝像機(jī)標(biāo)定參數(shù)的多視點(diǎn)視頻圖像預(yù)測是一種簡便易行、有效的多視點(diǎn)預(yù)測方法。 本文針對(duì)主流的GoGOP(Group of GOP)預(yù)測結(jié)構(gòu)的幀內(nèi)編碼幀較多從而影響編碼效率的問題，提出一種基于多參考幀視差預(yù)測的編碼預(yù)測結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)充分利用多視點(diǎn)間和幀間的冗余相關(guān)性，減少幀內(nèi)編碼幀的個(gè)數(shù)，擴(kuò)展視點(diǎn)的預(yù)測范圍，采用基于可變塊匹配算法的多參考幀視差預(yù)測方式；某些B幀在編碼端不傳送，而在解碼端通過幀估計(jì)技術(shù)補(bǔ)償重建，以此來提高預(yù)測/補(bǔ)償編碼效

5、率。多參考幀的視差預(yù)測效果良好，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示預(yù)測圖像的峰值信噪比(PSNR)平均提高了2dB左右，提出的預(yù)測結(jié)構(gòu)明顯降低了碼率，不同的測試序列在相同碼率下的平均PSNR提高1.1～1.6dB。 本文對(duì)上述預(yù)測結(jié)構(gòu)中編碼端丟棄的B幀，采用基于多參考幀的幀估計(jì)補(bǔ)償方法在解碼端進(jìn)行重建，選取了具有因果關(guān)系的多個(gè)參考幀，自適應(yīng)選擇最佳匹配塊來補(bǔ)償當(dāng)前幀的當(dāng)前塊。實(shí)驗(yàn)表明：基于多參考幀的補(bǔ)償效果遠(yuǎn)比基于單參考幀的重建效果要好，圖像質(zhì)量更加