多視點(diǎn)視頻編碼快速算法關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、多視點(diǎn)視頻是利用不同位置的攝像頭對同一場景進(jìn)行拍攝得到的視頻數(shù)據(jù)。它包含了豐富的3D場景信息，可以為用戶提供傳統(tǒng)單視點(diǎn)視頻無法比擬的視覺感受。由于多視點(diǎn)視頻的數(shù)據(jù)量隨著視點(diǎn)個數(shù)的增多而成倍增加，多視點(diǎn)視頻編碼(Multiview Video Coding， MVC)對多視點(diǎn)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的壓縮，以解決多視點(diǎn)視頻數(shù)據(jù)傳輸和存儲的問題。隨著新一代顯示設(shè)備的出現(xiàn)以及用戶對真實(shí)視覺感受的需求，多視點(diǎn)視頻編碼受到了國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者的廣泛關(guān)注

2、。多視點(diǎn)視頻編碼的計(jì)算復(fù)雜度隨視點(diǎn)個數(shù)的增加而增大，并且由于它采用了比傳統(tǒng)視頻編碼更為復(fù)雜的預(yù)測結(jié)構(gòu)來提高編碼效率，其單個視點(diǎn)的計(jì)算復(fù)雜度也相應(yīng)增加，因此多視點(diǎn)視頻編碼巨大的計(jì)算復(fù)雜度嚴(yán)重影響了它的實(shí)際應(yīng)用。而傳統(tǒng)的視頻編碼快速算法沒有考慮多視點(diǎn)編碼新的特點(diǎn)，如將其直接用于多視點(diǎn)視頻編碼，得到的效果并不理想。因此，如何充分利用多視點(diǎn)視頻編碼新的特性，對多視點(diǎn)視頻編碼的快速算法進(jìn)行研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本文正是在這種研究背景下

3、，展開了對多視點(diǎn)編碼快速算法關(guān)鍵技術(shù)的研究。
　　 第一章緒論部分首先闡述了選題的意義，然后綜述了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀并作相應(yīng)的總結(jié)，最后介紹了本論文的主要研究內(nèi)容和論文組織結(jié)構(gòu)。
　　 第二章提出了一種基于紋理區(qū)域分割和多種相關(guān)性的模式分析快速算法。該算法首先利用Intra模式率失真代價及其在視點(diǎn)間的相關(guān)性將每幀圖像分割成高紋理、中間紋理和低紋理等三類紋理區(qū)域；然后利用視點(diǎn)間Skip模式率失真代價的相關(guān)性和紋理區(qū)域類型，提前

4、判定Skip模式為宏塊最佳模式；接著利用Inter模式之間視點(diǎn)方向預(yù)測的相關(guān)性和紋理區(qū)域類型，判別是否進(jìn)行視點(diǎn)方向預(yù)測；最后利用Inter8×8模式與紋理區(qū)域的相關(guān)性以及宏塊運(yùn)動活躍性，判別是否進(jìn)行Inter8×8模式估計(jì)。
　　 第三章對多視點(diǎn)視頻編碼幀間估計(jì)快速算法進(jìn)行了研究，幀間估計(jì)分為視差估計(jì)和運(yùn)動估計(jì)兩種。首先針對視差估計(jì)提出了一種基于視差矢量時空相關(guān)性的視差估計(jì)快速算法。該算法先對已編碼幀的視差矢量場進(jìn)行矢量方向規(guī)則

5、化和空間中值濾波，消除其中的噪聲視差矢量，以獲得與真實(shí)視差一致的視差矢量場；然后利用該視差矢量場從時間方向加權(quán)預(yù)測真實(shí)視差矢量；接著利用視差矢量的時空相關(guān)性，為視差估計(jì)選取接近最佳視差矢量的搜索中心；最后利用搜索中心與真實(shí)視差矢量的偏離程度來自適應(yīng)預(yù)測視差估計(jì)的搜索范圍。同時針對運(yùn)動估計(jì)提出了一種基于運(yùn)動矢量視點(diǎn)間／空間相關(guān)性的運(yùn)動估計(jì)快速算法。該算法首先對鄰近視點(diǎn)已編碼幀的運(yùn)動矢量場進(jìn)行空間中值濾波，消除其中的噪聲運(yùn)動矢量，以獲得與真

6、實(shí)運(yùn)動一致的運(yùn)動矢量場；然后利用全局視差矢量從鄰近視點(diǎn)濾波后的運(yùn)動矢量場中選取反映真實(shí)運(yùn)動狀態(tài)的參考運(yùn)動矢量；接著根據(jù)運(yùn)動矢量的視點(diǎn)間／空間相關(guān)性，為運(yùn)動估計(jì)選取接近最佳運(yùn)動矢量的搜索中心；最后利用搜索中心與參考運(yùn)動矢量的偏離程度來自適應(yīng)預(yù)測運(yùn)動估計(jì)的搜索范圍。
　　 第四章提出了一種基于多視點(diǎn)視頻編碼分層B幀預(yù)測結(jié)構(gòu)的計(jì)算復(fù)雜度控制算法。該算法首先為GOP組(Group of GOP， GGOP)、超幀(Super Frame

7、， SF)、幀和宏塊等不同粒度編碼層分配計(jì)算量，其中宏塊層利用了零矢量處像素差值的絕對值的和(Sum of Absolute Difference， SAD)與紋理強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算量的自適應(yīng)分配；然后對宏塊模式分析的計(jì)算量進(jìn)行分配和控制；最后對宏塊的幀間估計(jì)的計(jì)算量進(jìn)行分配和控制。本章進(jìn)一步將該計(jì)算復(fù)雜度控制算法與第二章的模式分析快速算法以及第三章的幀間估計(jì)快速算法的相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)快速算法下的計(jì)算復(fù)雜度控制。
　　 第五章總結(jié)了本論