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一種三維視頻的編碼方法、解碼方法、編碼器和解碼器的制作方法

文檔序號:7875503閱讀:309來源:國知局
專利名稱:一種三維視頻的編碼方法、解碼方法、編碼器和解碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及三維視頻編碼技術(shù)領(lǐng)域,特別是提出一種基于維納濾波的三維視頻編
碼/解碼方法及編碼/解碼裝置。
背景技術(shù)
隨著多媒體通信技術(shù)的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的二維平面圖像視頻,甚至固定視點的三維圖像視頻,已經(jīng)不能再滿足人們的視覺感知需求。近些年,在醫(yī)學(xué),軍事,娛樂等眾多應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)都出現(xiàn)了對于自由視點視頻和三維視頻的需求。例如,能夠自由切換觀看視角的自由視點顯示設(shè)備,以及向不同位置的觀看者顯示不同廣視角視頻的三維電視。為了實現(xiàn)這些應(yīng)用,高效的多視點視頻編碼技術(shù)顯得尤為重要。在多視點視頻編碼中,由于拍攝角度的差異,多個攝像機在拍攝同一場景時,生成的視點間存在一定的幾何失真。視點合成預(yù)測(VSP)技術(shù)是針對補償幾何失真提出的,其主要思想是:在編碼端重復(fù)利用深度信息以及編碼重建的紋理視頻信息合成一個視點圖像,并將其用作當(dāng)前編碼圖像的參考圖像,這種算法使得生成的視點圖像比視點間參考圖像更加接近當(dāng)前編碼圖像,從而可以大大減少視點間的數(shù)據(jù)冗余。進一步地說,視點合成預(yù)測技術(shù)在圖像幀級別的實現(xiàn)可以簡單描述為:利用參考視點以及場景的幾何信息來合成虛擬視點的圖像,并將這些虛擬視點的合成圖像作為當(dāng)前編碼視點的參考幀用來預(yù)測編碼。因此,視點合成的參考幀的圖像質(zhì)量大大影響著編碼預(yù)測的精度和準度。若能提高視點合成參考幀的圖像質(zhì)量,則能夠一定的提高編碼性能?,F(xiàn)有技術(shù)的視點合成預(yù)測技術(shù)的缺點在于,視點合成參考幀的質(zhì)量不夠高,從而直接影響了相關(guān)視頻序列的編碼性能。本發(fā)明通過利用維納濾波的方法,將已生成的視點合成參考幀進行濾波優(yōu)化,提高了視點合成參考幀的質(zhì)量,進而提高了編碼的精準度和編碼性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此,本發(fā)明的一個目的在于提出一種編碼效率高、視頻質(zhì)量好的三維視頻編碼/解碼方法。本發(fā)明的另一個目的在于提出一種編碼效率高、視頻質(zhì)量好的三維視頻編碼/解碼裝置。根據(jù)本發(fā)明實施例的三維視頻的編碼方法,包括:一種三維視頻的編碼方法,其特征在于,包括:S1.對參考視點的深度圖和紋理圖進行編碼,得到參考視點編碼重建深度圖D_rec和參考視點編碼重建紋理圖T_rec ;S2.根據(jù)所述參考視點編碼重建深度圖D_rec和參考視點編碼重建紋理圖T_rec以及相應(yīng)的相機參數(shù),通過三維幾何變換,得到目標視點合成參考幀VS_rec ;S3.獲取參考視點原始紋理圖T_orig并作為原始信號,將所述目標視點合成參考幀VS_rec作為加噪后的信號,進行維納濾波,得到優(yōu)化目標視點合成參考幀VS_rec_Wiener,并解得維納濾波器系數(shù);以及S4.將所述優(yōu)化目標視點合成參考幀VS_rec_wiener加入?yún)⒖紟?,并將所述維納濾波器系數(shù)寫入碼流??蛇x地,通過求解維納霍夫方程計算所述維納濾波器系數(shù)??蛇x地,所述維納濾波器中:定義輸入像素Xk和維納濾波器輸出像素zk,其中維納濾波器的輸出Zk由濾波器支集{S}中的重建像素Ji組成,支集大小為L+1,權(quán)值為Ci,
則維納濾波器函數(shù)為’輸入像素Xk和維納濾波后的像素Zk間的殘差信號C定
義為:errork = zk_xk,通過使具有濾波器抽頭{cj的均方差最小化而優(yōu)化維納濾波器:c,=argmin£[errort2],為了找到iilerror〗]的最小值,對Ci取導(dǎo)數(shù)并通過令導(dǎo)數(shù)等于零而推導(dǎo)出濾
波器抽頭X £{(y,.Xy7WciHEKy,Xxi)]=0,其中 i = 0,......,L,記{y}的自相關(guān)函
acT.MS}
數(shù)以及{y}和{x}的互相關(guān)函數(shù)分別為ryy(i)=E[yk yk+1]和rxJi)=E[xk yk+1],則用矩陣形
式重寫為:
權(quán)利要求
1.一種三維視頻的編碼方法,其特征在于,包括:參考視點的深度圖和紋理圖進行編碼,得到參考視點編碼重建深度圖D_rec和參考視點編碼重建紋理圖T_rec ;據(jù)所述參考視點編碼重建深度圖D_rec和參考視點編碼重建紋理圖T_rec以及相應(yīng)的相機參數(shù),通過三維幾何變換,得到目標視點合成參考巾貞VS_rec ;取參考視點原始紋理圖T_orig并作為原始信號,將所述目標視點合成參考幀
2.如權(quán)利要求1所述的三維視頻的編碼方法,其特征在于,通過求解維納霍夫方程計算所述維納濾波器系數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的三維視頻的編碼方法,其特征在于,所述維納濾波器中: 定義輸入像素Xk和維納濾波器輸出像素zk,其中維納濾波器的輸出Zk由濾波器支集{S}中的重建像素yi組成,支集大小為L+1,權(quán)值為Ci,則維納濾波器函數(shù)為:
4.一種三維視頻的解碼方法,其特征在于,包括:收包含由根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的三維視頻的編碼方法得到的碼流,準備逐幀解碼參考幀圖像;斷所述參考幀圖像的類型,如果是目標視點合成參考幀,則執(zhí)行S31-S34,如果是獨立視點參考幀,則執(zhí)行S4 ;碼流中提取參考視點編碼重建深度圖D_rec和參考視點編碼重建紋理圖T_rec ;碼流中提取相應(yīng)的相機參數(shù),結(jié)合所述參考視點編碼重建深度圖D_rec和參考視點編碼重建紋理圖T_rec,通過三維幾何變換,得到目標視點合成參考幀VS_rec ;碼流中提取所述維納濾波系數(shù),對所述目標視點合成參考幀VS_rec進行降噪濾波,得到最終目標視點合成參考幀VS_rec_final ;和取最終目標視點合成參考幀VS_rec_final的信息,完成視頻圖像的解碼過程;S4.直接讀取所述參考幀圖像的信息,完成視頻圖像的解碼過程。
5.一種三維視頻的編碼器,其特征在于,包括:碼重建模塊,所述重建模塊用于對參考視點的深度圖和紋理圖進行編碼,得到參考視點編碼重建深度圖D_rec和參考視點編碼重建紋理圖T_rec ;何變換模塊,所述幾何變換模塊用于根據(jù)所述參考視點編碼重建深度圖D_rec和參考視點編碼重建紋理圖T_rec以及相應(yīng)的相機參數(shù),通過三維幾何變換,得到目標視點合成參考巾貞VS_rec ;納濾波計算模塊,所述濾波模塊以參考視點原始紋理圖T_orig作為原始信號,以所述目標視點合成參考幀VS_rec作為加噪后的信號,進行維納濾波,得到優(yōu)化目標視點合成參考幀VS_rec_Wiener,并解得維納濾波器系數(shù);以及流發(fā)送模塊,所述編碼發(fā)送模塊將所述優(yōu)化目標視點合成參考幀VS_rec_wiener加入?yún)⒖紟⑺鼍S納濾波器系數(shù)寫入碼流,隨后發(fā)送。
6.如權(quán)利要求5所述的三維視頻的編碼器,其特征在于,所述維納濾波計算模塊中,通過求解維納霍夫方程計算所述維納濾波器系數(shù)。
7.如權(quán)利要求5所述的三維視頻的編碼器,其特征在于,所述維納濾波器中: 定義輸入像素Xk和維納濾波器輸出像素zk,其中維納濾波器的輸出Zk由濾波器支集{S}中的重建像素yi組成,支集大小為L+1,權(quán)值為Ci,則維納濾波器函數(shù)為:Zi=,SyV:C' ’輸入像素Xk和維納濾波后的像素Zk間的殘差信號C定義為:errork = zk_xk,通過使具有濾波器抽頭IcJ的均方差最小化而優(yōu)化維納濾波器:Cy=OrgminjEIerrort2],為了找到iIerroA的最小值,對Ci取導(dǎo)數(shù)并通過令導(dǎo)數(shù)等于零而推導(dǎo)出濾波器抽頭:會£10皿^]=2([£版)(6)}<:,)-2£[僅)叫]=0,其中土 = O,......,L,記的自相關(guān)函數(shù)以及{y}OCiMS}和{x}的互相關(guān)函數(shù)分別為ryy(i)=E[yk yk+1]和rxy(i)=E[xk yk+1],則用矩陣形式重寫為:
8.—種三維視頻的解碼器,其特征在于,包括: 碼流接收模塊,所述碼流接收模塊用于接收由根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項所述的三維視頻的編碼器發(fā)送的碼流,準備逐幀解碼參考幀圖像; 判斷模塊,所述判斷模塊用于判斷所述參考幀圖像的類型,如果是目標視點合成參考幀,則依次進入重建模塊、幾何變換模塊、維納濾波計算模塊和解碼讀取模塊,如果是獨立視點參考幀,則直接進入所述解碼讀取模塊; 所述重建模塊,所述重建模塊用于從碼流中提取參考視點編碼重建深度圖D_rec和參考視點編碼重建紋理圖T_rec ; 所述幾何變換模塊,所述幾何變換模塊用于從碼流中提取相應(yīng)的相機參數(shù),結(jié)合所述參考視點編碼重建深度圖D_rec和參考視點編碼重建紋理圖T_rec,通過三維幾何變換,得到目標視點合成參考巾貞VS_rec ;所述維納濾波計算模塊,所述維納濾波計算模塊用于從碼流中提取所述維納濾波系數(shù),對所述目標視點合成參考巾貞VS_rec進行降噪濾波,得到最終目標視點合成參考巾貞VS_rec_final,并發(fā)送給所述解碼讀取模塊作為更新后的參考幀圖像; 所述解碼讀取模塊,用于讀取所述`參考幀圖像的信息,完成視頻圖像的解碼過程。
全文摘要
本發(fā)明提出一種三維視頻的編碼方法、解碼方法及其編碼器和解碼器,其中編碼方法包括步驟對參考視點的深度圖和紋理圖進行編碼,得到參考視點編碼重建深度圖和參考視點編碼重建紋理圖;根據(jù)參考視點編碼重建深度圖和參考視點編碼重建紋理圖以及相應(yīng)的相機參數(shù),通過三維幾何變換,得到目標視點合成參考幀;獲取參考視點原始紋理圖并作為原始信號,將目標視點合成參考幀作為加噪后的信號,進行維納濾波,得到優(yōu)化目標視點合成參考幀,并解得維納濾波器系數(shù);將優(yōu)化目標視點合成參考幀加入?yún)⒖紟?,并將維納濾波器系數(shù)寫入碼流。本發(fā)明具有提高編碼效率,改善視頻質(zhì)量的優(yōu)點。
文檔編號H04N7/26GK103108187SQ20131005909
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月25日
發(fā)明者戴瓊海, 馬茜 申請人:清華大學(xué)
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