多视点视频编码技术研究

论文摘要

近年来,随着信息技术的发展,通信与计算机图形学、计算机视觉、多媒体等技术的融合,使更具真实感的三维视觉享受和交互特性的多视点视频（Multi-view Video ,MVV）的实现成为可能。因此,多视点视频成为当前视频领域的研究热点之一。多视点视频是由处于空间不同位置的摄像机阵列拍摄同一场景得到的一组视频序列信号。随着摄像机数目的增加,多视点视频的数据量和冗余度也大幅度增加。为了存储和传输多视点视频,就必须对其进行高效的压缩。为此,ISO/IEC运动图像专家组（MPEG）和ITU-T视频编码专家组（VCEG）组成的联合视频组（JVT）发布了基于最新视频编码标准H.264/AVC的软件参考模型-JMVC（Joint Multi-view Video Coding）。在JMVC中,不仅在单个视点中利用帧内编码和运动估计去除空间冗余和时间冗余,而且在相邻视点利用视点间相关性进行视差估计去除视点间冗余。虽然JMVC获得了较高的编码效率,但这是以大量增加编码复杂度为代价的。因此,如何在保证视频编码质量和总比特率几乎不变的情况下,尽可能地降低编码复杂度对多视点视频编解码器走向应用至关重要。基于此,本文在两个方面对多视点视频编码算法进行了改进。一方面,本文对JMVC中基于分层B帧的参考预测结构（HBP）进行了分析。针对JMVC中采用的分层B帧预测结构编码复杂度高,随机访问性能较差等缺点,提出了一种改进的预测结构。所提出的预测结构对B视点中以前一帧作为其时间参考的帧仅采用时间预测,对所有P视点的非关键帧均不进行视点间预测,并选取了合适的I视点位置,以减少结构简化带来的编码效率损失。实验结果表明,所提出的预测结构在保证编码效率损失不大的情况下,显著地降低了平均编码时间。同时,改进的预测结构也具有更好的随机访问性能。另一方面,本文在改进的预测结构中引入模式选择优化的方法。在保证不显著牺牲视觉质量的前提下,进一步降低计算复杂度。实验结果表明与JMVC中的参考预测结构和穷尽模式选择相比,经过模式选择优化和改进预测结构的联合编码在视频编码质量损失不大的情况下,极大地降低了编码复杂度。

论文目录

• 论文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 国内外研究概况和水平
• 1.2.1 多视点视频编码
• 1.3 多视点视频的标准化过程
• 1.4 论文的章节安排
• 第二章 多视点视频编码研究
• 2.1 多视点视频的功能需求
• 2.2 匹配准则与多视点视频质量评价指标
• 2.2.1 匹配准则
• 2.2.2 多视点视频质量评价指标
• 2.2.3 测试序列和测试条件
• 2.3 多视点视频编码预测结构
• 2.3.1 分层B 帧预测结构
• 2.3.2 GOP 结构与视点预测结构
• 2.4 本章小结
• 第三章 预测结构的改进
• 3.1 预测结构的评价标准
• 3.2 JMVC 参考预测结构分析与改进
• 3.2.1 参考预测结构分析
• 3.2.2 I 视点位置的选取
• 3.3 实验结果与分析
• 3.3.1 编码复杂度比较
• 3.3.2 随机访问性能比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 改进预测结构与模式选择优化的联合编码
• 4.1 JMVC 中的运动估计和视差估计
• 4.1.1 JMVC 宏块模式选择算法流程
• 4.2 基于运动程度的模式选择算法
• 4.3 实验结果与分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢