一种适用于深度图编码的拉格朗日因子计算方法

摘要

本发明公开了一种适用于深度图编码的拉格朗日因子计算方法，该方法首先是确定虚拟视图失真与深度图编码误差之间的关系，依据摄像机参数计算深度图的编码误差对虚拟视图失真的影响程度，进而采用深度图对应的纹理视频估算模型参数，最后计算拉格朗日因子。本发明依据深度图的压缩失真对合成虚拟视图质量的影响，更好的反映深度图的压缩失真对合成虚拟视图质量的影响，提高三维立体视频编码的效率，可应用于三位立体视频的编码标准中。

主权项

1.一种适用于深度图编码的拉格朗日因子计算方法，其特征是：依据摄像机焦距f、当前视点与虚拟视点之间的距离L以及场景的最近最远物体的深度值Z_near和Z_far计算参数α；确定深度图对应的纹理视频图像T，将该纹理视频图像依次平移1～N个像素，记为T_i，i∈[1，N]；计算T与T_i之间的平方差和，记为SSD_i；依据SSD_i与深度图编码误差|e_d|使像素的投射位置平移的像素个数i之间的关系，估计出参数A₁和A₂；进而计算深度图编码中拉格朗日因子λ_d；具体步骤如下：(1)建立虚拟视图失真D_v与深度图编码误差之间的关系为，$D_v={\mathrm{SSD}}_i$$=\underset{j=0}{\overset{M-1}{\Sigma }}{[T\left(j\right)-T_i\left(j\right)]}^2$$\approx A_0+A_1\mathrm{gi}+A_2{\mathrm{gi}}^2$$=A_0+A_1\mathrm{g\alpha g}\left|e_d\right|+A_{2}g{\alpha }^{2}g{\left|e_d\right|}^2$$=A_0+A_1\mathrm{g\alpha g}\left|e_d\right|+A_{2}g{\alpha }^{2}g{D}_d$其中，D_v表示虚拟视图的失真，T为深度图对应的纹理视频图像，T_i为将该纹理视频图像平移i个像素所得到的图像，SSD_i表示T与T_i之间的平方差和，j为纹理视频图像中的第j个像素，M为纹理视频图像中像素的数量，|e_d|为深度图的编码误差，D_d为深度图的编码失真，A₀，A₁，A₂表示像素投射位置的变化对虚拟视图失真的影响程度，参数α表示深度图的编码失真对像素投射位置的变化的影响程度；(2)依据摄像机焦距f、当前视点与虚拟视点之间的距离L、场景的最近物体的深度值Z_near以及最远物体的深度值Z_far计算参数α，$\alpha =\frac{\mathrm{fgL}}{255}g(\frac{1}{Z_{\mathrm{near}}}-\frac{1}{Z_{\mathrm{far}}}),$(3)确定深度图对应的纹理视频图像T，将该纹理视频图像依次平移i个像素，记为T_i，i的取值范围是[3，N]，其中，N须小于该纹理视频图像的宽度；(4)计算T与T_i之间的平方差和，即SSD_i，${\mathrm{SSD}}_i=\underset{j=0}{\overset{M-1}{\Sigma }}{[T\left(j\right)-T_i\left(j\right)]}^2,$其中，j为纹理视频图像中的第j个像素，M为纹理视频图像中像素的数量；(5)依据SSD_i与i之间的关系，$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{SSD}}_1=\underset{j=0}{\overset{M-1}{\Sigma }}{[T\left(j\right)-T_1\left(j\right)]}^2\approx A_0+A_{1}g1+A_{2}g{1}^2\\ M\\ {\mathrm{SSD}}_1=\underset{j=0}{\overset{M-1}{\Sigma }}{[T\left(j\right)-T_N\left(j\right)]}^2\approx A_0+A_1\mathrm{gi}+A_2{\mathrm{gi}}^2\\ M\\ {\mathrm{SSD}}_N=\underset{j=0}{\overset{M-1}{\Sigma }}{[T\left(j\right)-T_N\left(j\right)]}^2\approx A_0+A_1\mathrm{gN}+A_{2}g{N}^2\end{array}\right.$通过求解三元一次方程组：$\left\{\begin{array}{c}{A}_{0}g\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}i+A_{1}g\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{i}^2+A_2\mathrm{gN}=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\mathrm{SSD}}_i\\ A_{0}g\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{i}^2+A_{1}g\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{i}^3+A_{2}g\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}i=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\left({\mathrm{SSD}}_i\mathrm{gi}\right)\\ A_{0}g\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{i}^3+A_{1}g\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{i}^4+A_{2}g\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{i}^2=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\left({\mathrm{SSD}}_i{\mathrm{gi}}^2\right)\end{array}\right.$计算参数A₀、A₁和A₂；(6)计算深度图编码中拉格朗日因子λ_d，其中，λ_mode为H.264/AVC中模式判决过程中采用的拉格朗日因子，λ_mode的计算方法如下，${\lambda }_{\mathrm{mode}}=-\frac{{\partial D}_d}{\partial R_d}=-\frac{\partial D_d}{\partial Q_d}g\frac{\partial Q_d}{\partial R_d}=0.85g{2}^{(\mathrm{QP}-12)/3},$其中，D_d为深度图的编码失真，Q_d为深度图的量化步长，R_d为深度图的编码码率，QP为深度图的量化参数。