一种新的多视点视频分形编码压缩与解压缩方法

摘要

本发明在三维视频编码技术领域提出了一种新的多视点视频分形编码压缩与解压缩方法。该方法对多视点三维视频的大量数据进行了高效地压缩以便存储和传输。在编码过程中，实现了时间空间联合预测，并提出快速视差估计和基于中心偏置的五边形运动估计预测结合分形编码的视频压缩方法，有效减少数据冗余。以五个视点视频为例，K、L、C、R和S依次代表一个视点视频，提出K←L←C→R→S的预测结构，即视点R和L均用视点C来预测，视点S和K分别用视点R和L来预测，5个视点的起始帧都用I帧。解码视点顺序相同，采用环路滤波去除块效应。该方法在获得较好的视频解码质量条件下，极大地提高了编码速度和压缩比，降低了运算复杂度，为多视点视频编码的实时性应用奠定了基础。

主权项

一种新的多视点视频分形编码压缩方法，其特征在于实现步骤如下：步骤一：输入视频，若当前帧是P帧，则判断视点，若为中间视点C的图像转到步骤二；若为左视点L或右视点R的图像，转到步骤七；若为左视点K的图像，转到步骤九；若为右视点S的图像，转到步骤十一；若当前帧为起始帧或需要帧内编码的I帧，对于每个当前块在各种可能的预测方式中选择具有最小代价的预测模式存储，完成所有块的预测后可以得到I帧的预测帧；通过原始帧和预测帧之差得到编码端残差帧，对残差图像的数据经过DCT、量化之后得到DCT变换系数；转入步骤六；步骤二：对P帧划分得到子块，与前一帧图像中划分得到的父块进行块匹配；在进行子块与父块的匹配过程中，父块的大小与子块的大小相同，子块的位置作为父块的起始搜索点，搜索窗为矩形，采用基于中心偏置的五边形运动估计方法和半像素块匹配，得到最小匹配误差RMS，搜索出最佳的匹配块；转到步骤三；步骤三：判断步骤二中搜索出的最佳匹配块是否满足预匹配条件：0<a<u，u是预搜索阈值，可以根据需要进行设置后，进行接下来的预匹配条件判断；若与父块对应匹配误差RMS满足预匹配条件，并且大于预先设定的阈值γ，则转到步骤四；否则直接保存当前的迭代函数系统系数即IFS系数，转入步骤五；步骤四：依次按照树状划分结构的四种模式对该子块进行划分，利用基于中心偏置的五边形运动估计方法和半像素块匹配计算匹配误差RMS，如果RMS小于设定阈值γ，停止划分并记录小块IFS系数，其中小块是子块经过树状划分得到的块，IFS系数包括父块位置(x,y)和比例因子s、偏移因子o，转入步骤五；否则继续划分，直到将当前块划分为预先设定的最小块，记录IFS系数；转入步骤五；步骤五：将保存的IFS系数代入解码方程计算得到预测块的值，由原始块和预测块之差得到残差块，对其进行DCT变换和量化处理后，得到DCT系数，转到步骤六；再将DCT系数经反量化、反DCT变换的得到残差块的值与预测块的值求和得到重建块，所有的重建块可得到重建帧，作为下一帧的参考帧；步骤六：对步骤一和步骤五中得到的DCT系数、步骤三和四中得到的IFS系数进行Huffman编码，降低数据的统计冗余；如果当前帧所有的宏块都已编码完毕，则转到步骤一；否则，转到步骤二编码下一宏块；步骤七：若P帧为左视点L或右视点S中的图像，计算参考视点C中对应帧的解码图像P帧图像与P帧前一帧图像分别进行宏块和小块划分，宏块是将当前帧划分为固定大小的互不重叠的图像块，小块是宏块经过树状划分得到的块，各宏块之间、小块之间互不交迭但又恰好接触；计算各宏块与小块的像素和、像素平方和，同时计算半像素内插值对应块的像素和、像素平方和，以减少块匹配过程中的重复计算；转到步骤八；步骤八：参考视点C中的对应帧重建图像中矩形搜索窗内对所有子块进行块匹配，充分利用分数像素块匹配和快速视差估计方法：将上一个视差估计矢量作为为当前帧的搜索中心，在水平方向沿初始点的右侧进行搜索，在搜索过程中进行跳跃式搜索；点匹配完之后，向右间隔三个点进行搜索，进行比较，直到找到最小的RMS；然后对分数像素位置进行相同的操作，比较得到更小的RMS1，结束DCP搜索过程；在当前P帧的前一帧矩形搜索窗内利用分数像素和基于五边形的运动估计对子块和父块进行匹配，得到最小匹配误差RMS2，将RMS2与RMS1比较，选择误差最小的作为预测结果，记录该块的IFS系数；转到步骤十三；步骤九：若P帧为左视点K中的图像，计算左视点L中对应帧的解码图像，将当前P帧与前一帧图像以及左视点L中对应帧的解码图像分别进行宏块和小块划分，计算各宏块与小块的像素和、像素平方和；转到步骤十；步骤十：在左视点L中的对应帧重建图像中矩形搜索窗内首先对所有子块进行块匹配，即利用快速视差估计方法得到父块与子块的最小匹配误差：在进行子块与父块的匹配过程中，父块的大小与子块的大小相同，子块的位置作为父块的起始搜索点，得到最小匹配误差RMS3，搜索出最佳的匹配块；在左视点K中P帧的前一帧矩形搜索窗内利用分数像素和基于中心偏置的五边形运动估计方法对子块和父块进行匹配，得到最小匹配误差RMS4；将RMS3与RMS4比较，选择误差最小的作为预测结果，记录该块的IFS系数；转到步骤十三；步骤十一：若P帧为右视点S中的图像，计算右视点R中对应帧的解码图像，将当前P帧与前一帧图像以及右视点R中对应帧的解码图像分别进行宏块和小块划分，计算各宏块与小块的像素和、像素平方和；转到步骤十二；步骤十二：在右视点R中的对应帧重建图像中矩形搜索窗内利用快速视差估计方法对所有子块进行块匹配，得到最小匹配误差RMS5；在右视点S中P帧的前一帧矩形搜索窗内利用分数像素和基于中心偏置的五边形运动估计方法对子块和父块进行匹配，得到最小匹配误差RMS6；将RMS5与RMS6比较，选择误差最小的作为预测结果，记录该块的IFS系数；转到步骤十三；步骤十三：对得到的IFS系数进行Huffman编码，判断是否为最后一帧，若不是，返回到步骤一编码下一帧；否则结束编码。