[發明專利]一種基于對象的快速雙目立體視頻分形壓縮與解壓縮方法

無效

• 申請號: 201110187930.9
• 申請日: 2011-07-06
• 公開（公告）號: CN102263952A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 祝世平;陳菊嬙;王再闊;侯仰拴
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50;H04N13/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李新華

1.一種基于對象的快速雙目立體視頻分形壓縮方法，其特征在于具體步驟如下：

步驟一：利用自動視頻對象分割方法對視頻序列進行自動分割，獲取每一幀的視頻對象分割平面即Alpha平面，根據得到的視頻對象分割平面確定要編碼的視頻對象區域；

步驟二：對于左目，首先判斷起始幀是否為I幀，若是I幀，則對該幀進行互不重疊的固定大小的塊劃分，對每一個圖像塊分別采用基于塊DCT變換的I幀幀內圖像壓縮方法，對圖像進行單獨編碼和解碼，轉到步驟十五；否則，轉到步驟三；所述I幀為視頻序列起始幀或者視頻序列中只進行幀內編碼的圖像幀；所述塊DCT變換中的塊采用固定大小模式；對于右目，轉到步驟九；

步驟三：若左目為非I幀，用常規單目的運動補償預測(MCP)編碼，將當前幀劃分為固定大小的互不重疊的宏塊，然后計算這些宏塊以及經樹狀劃分得到的小塊的像素和、像素平方和，以及當前幀的已經編碼并重建的前一幀即參考幀中，按照設定步長劃分的所有宏塊以及經樹狀劃分得到的小塊的像素和、像素平方和，同時計算分數像素內插值對應塊的像素和、像素平方和，轉到步驟四；所述當前幀為正在進行壓縮的幀；所述當前幀所有塊的集合稱為子塊域；所述前一幀的所有塊的集合稱為父塊域；

步驟四：對當前正在處理的圖像塊即當前塊，利用Alpha平面判別該圖像塊的區域屬性；如果該塊不在當前編碼的視頻對象區域內，對該塊不做處理；如果該塊全部都在當前編碼的視頻對象區域內，轉入步驟五；如果該塊的部分像素在當前編碼的視頻對象區域內，部分像素不在當前編碼的視頻對象區域內，需要單獨處理，轉入步驟十四；如果所有的宏塊都已處理完畢，則轉到步驟十五；所述不在當前編碼的視頻對象區域內的塊稱為外部塊，所述全部都在當前編碼的視頻對象區域內的塊稱為內部塊，所述部分像素不在當前編碼的視頻對象區域內的塊為邊界塊；

步驟五：依次對當前幀的所有宏塊進行編碼，在父塊域中的搜索窗內首先對該宏塊進行塊匹配；在進行子塊與父塊的匹配過程中，子塊的位置作為父塊的起始搜索點，父塊的大小與子塊的大小相同，轉到步驟六；

步驟六：利用改進的非對稱十字形多層次六邊形格點搜索算法，然后利用分數像素塊匹配，搜索分數像素內插值對應小塊處的RMS點，搜索出最佳的匹配誤差RMS，轉到步驟七；

步驟七：預搜索限制條件判斷：對于特定的子塊，若與父塊對應值滿足預搜索限制條件，則轉到步驟八；否則直接保存當前的迭代函數系統系數即IFS系數，轉入步驟四編碼下一宏塊；

步驟八：如果匹配誤差RMS小于開始設定的閾值γ，保存當前的迭代函數系統系數即IFS系數，轉入步驟四編碼下一宏塊；否則，依次按照樹狀結構對該塊進行劃分，并對各個劃分得到的小塊利用分數像素塊匹配和改進的非對稱十字形多層次六邊形格點搜索算法，分別計算匹配誤差RMS，如果RMS小于設定閾值γ，則停止劃分并記錄該小塊IFS系數，轉入步驟四編碼下一宏塊；否則繼續劃分，直到將當前塊劃分為預先設定的最小塊，記錄IFS系數；轉入步驟四編碼下一宏塊；所述搜索窗為在參考幀中的矩形搜索區域；所述IFS系數包括父塊位置(x，y)和比例因子s、偏移因子o；如果當前幀所有的宏塊都已編碼完畢，且是左目，則轉到步驟十五；若是右目，則執行步驟十；

步驟九：對右目圖像，首先進行互不重疊的宏塊劃分，然后計算這些宏塊以及經樹狀劃分得到的小塊的像素和、像素平方和，以及右目前一幀重建圖像參考幀，按照設定步長劃分的所有宏塊以及經樹狀劃分得到的小塊的像素和、像素平方和，同時計算分數像素內插值對應塊的像素和、像素平方和，以減少塊匹配過程中的重復計算，轉到步驟四；

步驟十：計算左目中對應幀圖像的參考幀，按照設定步長劃分的所有宏塊以及經樹狀劃分得到的小塊的像素和、像素平方和，同時計算分數像素內插值對應塊的像素和、像素平方和，以減少塊匹配過程中的重復計算，轉到步驟十一；

步驟十一：對當前正在處理的圖像塊即當前塊，利用Alpha平面判別該圖像塊的區域屬性；如果該塊不在當前編碼的視頻對象區域內，對該塊不做處理；如果該塊全部都在當前編碼的視頻對象區域內，轉入步驟十二；如果該塊的部分像素在當前編碼的視頻對象區域內，部分像素不在當前編碼的視頻對象區域內，需要單獨處理，轉入步驟十四；如果所有的宏塊都已處理完畢，則轉到步驟十五；

步驟十二：首先對與當前子塊位置相同的父塊進行塊匹配，得到RMS，并保存迭代函數系統系數，該系數包括父塊與子塊的相對位移矢量(x，y)，比例因子s和偏移因子o；依次對當前幀的所有宏塊進行編碼，在父塊域中的搜索窗內首先對該宏塊進行塊匹配；在進行子塊與父塊的匹配過程中，子塊的位置作為父塊的起始搜索點，父塊的大小與子塊的大小相同并轉入步驟十三，執行完步驟十三返回之后，如果所得的匹配誤差RMS小于開始設定的閾值γ，則保存當前的迭代函數系統系數即IFS系數，轉入步驟十二編碼下一宏塊；否則，依次按照樹狀結構對該塊進行劃分，并對各個劃分得到的小塊分別轉入步驟十三，執行完步驟十三返回之后計算匹配誤差RMS，如果RMS小于設定閾值γ，則停止劃分并記錄該小塊IFS系數，轉入步驟十二編碼下一宏塊；否則繼續劃分，直到將當前塊劃分為預先設定的最小塊，轉入步驟十三計算RMS，執行完步驟十三返回之后記錄IFS系數，轉入步驟十二編碼下一宏塊；最后與步驟八所得結果比較，選擇誤差最小的作為預測結果；所述搜索窗為在參考幀中的矩形搜索區域；所述IFS系數包括父塊位置(x，y)和比例因子s、偏移因子o；如果當前幀所有的宏塊都已編碼完畢，則轉到步驟十五；

步驟十三：充分利用分數像素塊匹配和視差分布約束條件：將上一個視差估計矢量作為當前幀的搜索中心，在水平方向沿初始點的右側進行搜索，在搜索過程中進行跳躍式搜索；點匹配完之后，向右間隔三個點進行搜索，進行比較，直到找到最小的RMS；然后對分數像素位置進行相同的操作，比較得到更小的RMS，結束視差補償預測DCP搜索過程；

步驟十四：單獨處理邊界塊，當前幀的邊界塊只在父塊中的屬于邊界塊和內部塊中搜索匹配，當前塊和父塊的像素選取準則是：在當前塊中只計算位于當前編碼的視頻對象區域內的像素值，只在參考幀的相同視頻對象區域內進行塊匹配；對于父塊中，如果與當前塊的相對應位置的父塊中的某一像素也屬于該視頻對象區域，則采用原像素值，否則，用其它屬于該視頻對象區域像素的平均值代替；轉到步驟五；

步驟十五：對所有IFS系數進行Huffman編碼，降低IFS系數數據的統計冗余；判斷當前幀是否為最后一幀，如果是最后一幀結束編碼；否則，返回步驟二繼續處理下一幀圖像。