[發(fā)明專利]一種基于成像幾何特征的立體元圖像陣列編碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810319166.8
• 申請(qǐng)日: 2018-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN108495111B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙巖;李麗;王世剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N13/161
• 分類號(hào): H04N13/161;H04N19/122;H04N19/159;H04N19/51
• 代理公司: 22201 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 邵銘康;朱世林

一種基于成像幾何特征的立體元圖像陣列編碼方法屬計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明包括下列步驟：對(duì)輸入的一幅8M×8N的立體元圖像陣列進(jìn)行分塊，塊大小為R×R，稱為最大編碼單元；對(duì)最大編碼單元按從左到右從上到下的順序進(jìn)行分組及確定編碼順序；根據(jù)同名像點(diǎn)的偏移量確定最大編碼單元的預(yù)測(cè)塊；計(jì)算最大編碼單元與其預(yù)測(cè)塊之間的殘差塊；對(duì)殘差塊進(jìn)行HEVC編碼。本發(fā)明利用立體元圖像陣列成像的幾何特征，提出了一種高效的編碼方法，不僅對(duì)比了傳統(tǒng)的HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼方法，還將立體元圖像陣列中的所有立體元圖像，按照Z字掃描順序組成一個(gè)視頻序列進(jìn)行編碼。本發(fā)明相比于以上兩種傳統(tǒng)的編碼方法，有較好的率失真性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于成像幾何特征的立體元圖像陣列編碼方法。

背景技術(shù)

真三維顯示技術(shù)通過光線疊加實(shí)現(xiàn)了立體圖像的空間重現(xiàn)，觀看者只需裸眼即可觀看到具有物理景深的三維圖像。真三維顯示具有不會(huì)產(chǎn)生視覺疲勞、圖像色彩真實(shí)、視差完整、多視角、可多人同時(shí)觀看等優(yōu)點(diǎn)，成為學(xué)術(shù)和工業(yè)界公認(rèn)的未來三維顯示的發(fā)展方向。

真三維顯示技術(shù)主要包括集成成像技術(shù)、全息顯示技術(shù)和體顯示技術(shù)等。其中集成成像技術(shù)具有觀眾無需佩戴任何特制的眼鏡和頭盔、實(shí)現(xiàn)過程相對(duì)簡單、無需相干光源、對(duì)記錄環(huán)境沒有特殊要求和系統(tǒng)易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，使其在軍事、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)和娛樂等領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用，也是最有可能實(shí)現(xiàn)真三維電視的技術(shù)。因此，集成成像技術(shù)已成為目前國際上的研究熱點(diǎn)。

典型的集成成像系統(tǒng)包括采集、編碼以及顯示部分，其采集部分生成的視頻是由一幀幀時(shí)間上連續(xù)的立體元圖像陣列組成。立體元圖像是構(gòu)成立體元圖像陣列的基本單元，它由集成成像系統(tǒng)中的每個(gè)微透鏡從不同方向?qū)δ繕?biāo)場(chǎng)景的一小部分區(qū)域成像形成，因此具有紋理結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。集成成像系統(tǒng)中的每一幀(即為一幅立體元圖像陣列)通常由幾十甚至成百上千幅小尺寸的立體元圖像組成，從而存儲(chǔ)或傳輸一幅立體元圖像陣列所需的存儲(chǔ)空間或傳輸帶寬將比存儲(chǔ)或傳輸一幅傳統(tǒng)圖像多幾倍甚至幾十倍，對(duì)視頻也是如此。所以探索集成成像(也稱立體元圖像陣列)的視頻高效編解碼方法是集成成像技術(shù)推廣應(yīng)用的一個(gè)重要課題。

國內(nèi)外針對(duì)立體元圖像陣列編碼(一些文章也稱為集成成像編碼)的研究可分為兩大類，一類是基于視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)的方法，從二十幾年前的MPEG-2，到十幾年前的MPEG-4、H.264/AVC，再到最新的H.265/HEVC；另一類是基于小波變換、3D-DCT、K-L變換以及基于進(jìn)化策略的編碼等非視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的方法。目前，立體元圖像陣列編碼方法的編碼效率還有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)立體元圖像陣列采集過程中的成像幾何特征，即相鄰的立體元圖像之間存在很大部分的重疊區(qū)域，提出一種基于成像幾何特征的立體元圖像陣列編碼方法。此方法是在高效視頻編碼(HEVC)的框架下實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)采集系統(tǒng)中的相關(guān)物理參數(shù)，充分利用立體元圖像之間的相關(guān)性進(jìn)行編碼。

本發(fā)明是基于成像幾何特征的立體元圖像陣列編碼方法，包括下列步驟：

1.1對(duì)輸入的一幅8M×8N的立體元圖像陣列進(jìn)行分塊，塊大小為R×R，稱為最大編碼單元，其中M、N、R為任意正整數(shù)；

1.2對(duì)步驟1.1中得到的最大編碼單元按從左到右、從上到下的順序進(jìn)行分組，其中分組根據(jù)立體元圖像陣列獲取過程中透鏡陣列的物理參數(shù)及立體元圖像大小確定，具體包括下列步驟：

1.2.1透鏡陣列的物理參數(shù)包括物距h，像距g，以及透鏡陣列中相鄰?fù)哥R中心的間距p，立體元圖像陣列采集所用的透鏡陣列中相鄰?fù)哥R的水平間距和垂直間距相等；立體元圖像的大小為q×q；

1.2.2計(jì)算每個(gè)分組中最大編碼單元的個(gè)數(shù)m，m向下取整，m定義為：