專利名稱：基于直方圖匹配和sad判決的dmvc邊信息融合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻壓縮技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于直方圖匹配和SAD判決的DMVC邊
信息融合方法。
背景技術(shù)：
分布式視頻編碼是一種全新的視頻編碼模式，它基于Slepian-Wolf和Wyner-Ziv 多信源信息編碼理論，采用幀內(nèi)編碼、幀間解碼的方式，將計(jì)算復(fù)雜度從編碼端轉(zhuǎn)移到解碼端，具有編碼器復(fù)雜度低、耗電量低、容錯性好等特點(diǎn)。分布式多視點(diǎn)視頻編碼 (Distributed Multi-view Video Coding, DMVC)是分布式視頻編碼與多視點(diǎn)視頻編碼的結(jié)合，該編碼系統(tǒng)既具有分布式視頻編碼的編碼簡單特性，同時也能充分利用多視點(diǎn)視頻中時間和空間方向上的相關(guān)性，使其特別適合于一些計(jì)算能力、內(nèi)存容量、耗電量等受限的無線視頻終端(如無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)、視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)等)，并隨著這些新視頻應(yīng)用的發(fā)展快速成熟起來。通常認(rèn)為邊信息(Side information, SI)是當(dāng)前WZ (Wyner-Ziv)巾貞通過一個虛擬信道傳輸所得到的，是原始WZ幀的估計(jì)值。邊信息SI是由當(dāng)前待譯碼WZ幀的相鄰關(guān)鍵幀通過內(nèi)插或者外插以及一些改進(jìn)方法生成的，它聯(lián)合信道傳輸?shù)男ｒ?yàn)信息位進(jìn)行信道譯碼，并與譯碼后的量化值一起對當(dāng)前幀進(jìn)行重構(gòu)，得到最終的WZ幀。SI和WZ幀之間的相關(guān)性越高，譯碼時出現(xiàn)錯誤的概率就越少，譯碼成功需要的校驗(yàn)信息位就越少，譯碼WZ幀質(zhì)量越高，能夠達(dá)到更好的系統(tǒng)性能。但由于解碼端無法獲得原始WZ幀的信息，并且不同序列的不同幀的邊信息質(zhì)量是不斷變化的，因此獲取質(zhì)量較好的邊信息是分布式多視點(diǎn)視頻編碼系統(tǒng)的一項(xiàng)重要工作。好的邊信息不僅能夠提高DVC系統(tǒng)的編碼效率而且能夠降低譯碼端的復(fù)雜度，并能夠適用在一些低時延的視頻應(yīng)用中。在分布式多視點(diǎn)視頻編碼系統(tǒng)中，不僅可以在同一視點(diǎn)中利用時間相關(guān)性獲得時間邊信息，也可以在不同視點(diǎn)中利用空間相關(guān)性獲得空間邊信息。研究人員對上述兩種邊信息的獲取方法進(jìn)行研究，通?？梢酝ㄟ^運(yùn)動補(bǔ)償時間內(nèi)插法或者外插法以及在此基礎(chǔ)上的改進(jìn)方法來獲取時間邊信息，而采用基于單應(yīng)性變換或者虛擬視點(diǎn)合成等方法獲取空間邊信息。如何有效地融合這兩種邊信息得到最終的高質(zhì)量的邊信息，是譯碼端一項(xiàng)重要工作。為了有效融合可用的邊信息，研究人員提出了一種構(gòu)造掩碼信息的方法，以此判斷某處應(yīng)該采用哪種邊信息進(jìn)行譯碼。Guo等人提出在DMVC中對WZ幀的前后關(guān)鍵幀的像素差值進(jìn)行閾值判斷，同時對運(yùn)動矢量進(jìn)行閾值限定。對像素差值小于設(shè)定閾值Thl，且運(yùn)動矢量的幅度小于設(shè)定閾值Th2的位置標(biāo)記為1，采用時間邊信息作為此處的最終邊信息； 反之，標(biāo)記為0，采用空間邊信息。M. Ouaret等人提出一種由譯碼端決定的時間邊信息和空間邊信息的融合方法，分別計(jì)算兩個關(guān)鍵幀與時間邊信息的差值以及二者與空間邊信息的差值，構(gòu)造掩碼信息。然而，目前的掩碼方法只考慮時間邊信息的準(zhǔn)確性，并優(yōu)先選擇時間邊信息，對運(yùn)動快速和復(fù)雜的場景適應(yīng)性不好。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠有效提高最終邊信息質(zhì)量和DMVC系統(tǒng)性能的基于直方圖匹配和SAD判決的DMVC邊信息融合方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種基于直方圖匹配和SAD判決的DMVC邊信息融合方法，包括以下步驟(I)使用運(yùn)動補(bǔ)償時間內(nèi)插法生成時間邊信息Y1，同時采用最小絕對誤差和作為判斷準(zhǔn)則尋找最佳匹配塊并構(gòu)造基于SAD閾值判斷的flag標(biāo)記；(2)使用虛擬視點(diǎn)合成方法生成空間邊信息Y2 ；(3)采用基于灰度直方圖匹配和SAD判決的邊信息融合算法對時間邊信息Yl和空間邊信息Y2進(jìn)行融合得到最終的邊信息。而且，所述步驟(I)中運(yùn)動補(bǔ)償時間內(nèi)插法采用如下計(jì)算公式
權(quán)利要求
1.一種基于直方圖匹配和SAD判決的DMVC邊信息融合方法，其特征在于包括以下步驟(1)使用運(yùn)動補(bǔ)償時間內(nèi)插法生成時間邊信息Y1，同時采用最小絕對誤差和作為判斷準(zhǔn)則尋找最佳匹配塊并構(gòu)造基于SAD閾值判斷的flag標(biāo)記；(2)使用虛擬視點(diǎn)合成方法生成空間邊信息Y2；(3)采用基于灰度直方圖匹配和SAD判決的邊信息融合算法對時間邊信息Yl和空間邊信息Y2進(jìn)行融合得到最終的邊信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于直方圖匹配和SAD判決的DMVC邊信息融合方法，其特征在于所述步驟(I)中運(yùn)動補(bǔ)償時間內(nèi)插法采用如下計(jì)算公式Y(jié)^x 少)=Xi-Ax+iB^y+Jb)+Xi+\ix+iF,y+Jf)式中，Xi表示當(dāng)前的WZ幀，Yi表示Xi的邊信息，Xg和Xi+1表示與當(dāng)前幀相鄰的前后關(guān)鍵幀，(x，y)表示當(dāng)前幀Xi中像素的位置，(iB，jB)和(iF，iF)分別表示Xp1和Xi+1運(yùn)動向量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于直方圖匹配和SAD判決的DMVC邊信息融合方法，其特征在于所述步驟(I)中最小絕對誤差和采用如下計(jì)算公式SAD(i, j) = X Z l7 -1 (x，y) - 7 +1 (x + i^ + ))1X=I y=l式中，(i，j)是運(yùn)動矢量，Ilri(X，y)和In+1(x+i，y+j)分別是前、后關(guān)鍵幀位于(X，y) 和(x+i, y+j)處的像素值,M = N = 8是圖像塊的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于直方圖匹配和SAD判決的DMVC邊信息融合方法，其特征在于所述步驟(I)中基于SAD閾值判斷的flag標(biāo)記的構(gòu)造方法為Aa8(B)-I1 lf SAD^<^\
T = R(C1)A-1 (C1) [X1, y1； l]TD(t, X1, y)+T(C1)(2)將三維空間坐標(biāo)(u,v, w)再映射成合成視點(diǎn)C2的坐標(biāo)(X' , y' , z')[X' , y' , z' ]T = A(C2)IT1(C2) {[u, v, w]t_T(C2)}(3)將上述得到的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為圖像坐標(biāo)，得到合成視點(diǎn)C2中點(diǎn)Q(x2，y2)f X2 = [X'/ z']{y2=ly'/z']其中，A(C)代表攝像機(jī)C的內(nèi)在固有矩陣參數(shù)；R(C)代表攝像機(jī)C的旋轉(zhuǎn)矩陣參數(shù);T(c)代表攝像機(jī)c的一個線性偏移矢量；而D(t，x, y)代表參考圖像的深度圖在t時刻點(diǎn) (x，y)處的深度值；[ ]表示取整運(yùn)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于直方圖匹配和SAD判決的DMVC邊信息融合方法，其特征在于所述步驟(3)中采用基于灰度直方圖匹配和SAD判決的邊信息融合算法包括以下處理過程(1)計(jì)算時間邊信息Yl中的塊BI和空間邊信息Y2中相同位置處的塊B2之間的x2(B1， B2)，若x2(B1，B2)的值小于閾值Th2，則該位置處的最終邊信息Y = (YjY2)/2 ;若X2(BI， B2)的值大于閾值Th2，進(jìn)行步驟(2);(2)檢查時間邊信息Yl的基于SAD閾值判斷的flag標(biāo)記信息，若flag(B1)為1，則該位置處的最終邊信息為Y = Yl ;若Hag(B1)為0，進(jìn)行步驟(3)；(3)若x2(B1，B2)的值大于閾值Th2，并且Hag(B1)為0，則該位置處的最終邊信息為 Y = Y2 ；(4)逐塊進(jìn)行上述步驟，直至Y中的每塊都計(jì)算出最終的邊信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于直方圖匹配和SAD判決的DMVC邊信息融合方法，其特征在于所述X2 (BI，B2)是通過對時間邊信息Yl和空間邊信息Y2進(jìn)行以塊為單位的灰度直方圖匹配計(jì)算得到，其采用的數(shù)學(xué)模型為
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于直方圖匹配和SAD判決的DMVC邊信息融合方法，其特征在于所述的閾值Th2是通過實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法分析得出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于直方圖匹配和SAD判決的DMVC邊信息融合方法，其技術(shù)特點(diǎn)是(1)使用運(yùn)動補(bǔ)償時間內(nèi)插法生成時間邊信息Y1，同時采用最小絕對誤差和作為判斷準(zhǔn)則尋找最佳匹配塊并構(gòu)造基于SAD閾值判斷的flag標(biāo)記；(2)使用虛擬視點(diǎn)合成方法生成空間邊信息Y2；(3)采用基于灰度直方圖匹配和SAD判決的邊信息融合算法對時間邊信息Y1和空間邊信息Y2進(jìn)行融合得到最終的邊信息。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，其采用基于塊的灰度直方圖匹配和對時間邊信息中匹配塊的最小絕對誤差和進(jìn)行閾值判斷的方法，有效地融合了時間邊信息和空間邊信息得到最終邊信息，提高最終邊信息的質(zhì)量和分布式多視點(diǎn)視頻編碼系統(tǒng)性能，擴(kuò)大了應(yīng)用場合。
文檔編號H04N7/32GK102611893SQ20121006161
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者葉鋒, 張鑫明, 楊波, 林立翔, 肖賀, 范曼曼, 邸金紅, 鄭翊, 門愛東 申請人:北京郵電大學(xué)