专利名称：基于直方图匹配和sad判决的dmvc边信息融合方法
技术领域：
本发明涉及视频压缩技术领域，特别是一种基于直方图匹配和SAD判决的DMVC边
信息融合方法。
背景技术：
分布式视频编码是一种全新的视频编码模式，它基于Slepian-Wolf和Wyner-Ziv 多信源信息编码理论，采用帧内编码、帧间解码的方式，将计算复杂度从编码端转移到解码端，具有编码器复杂度低、耗电量低、容错性好等特点。分布式多视点视频编码 (Distributed Multi-view Video Coding, DMVC)是分布式视频编码与多视点视频编码的结合，该编码系统既具有分布式视频编码的编码简单特性，同时也能充分利用多视点视频中时间和空间方向上的相关性，使其特别适合于一些计算能力、内存容量、耗电量等受限的无线视频终端(如无线视频监控系统、视频传感器网络等)，并随着这些新视频应用的发展快速成熟起来。通常认为边信息(Side information, SI)是当前WZ (Wyner-Ziv)巾贞通过一个虚拟信道传输所得到的，是原始WZ帧的估计值。边信息SI是由当前待译码WZ帧的相邻关键帧通过内插或者外插以及一些改进方法生成的，它联合信道传输的校验信息位进行信道译码，并与译码后的量化值一起对当前帧进行重构，得到最终的WZ帧。SI和WZ帧之间的相关性越高，译码时出现错误的概率就越少，译码成功需要的校验信息位就越少，译码WZ帧质量越高，能够达到更好的系统性能。但由于解码端无法获得原始WZ帧的信息，并且不同序列的不同帧的边信息质量是不断变化的，因此获取质量较好的边信息是分布式多视点视频编码系统的一项重要工作。好的边信息不仅能够提高DVC系统的编码效率而且能够降低译码端的复杂度，并能够适用在一些低时延的视频应用中。在分布式多视点视频编码系统中，不仅可以在同一视点中利用时间相关性获得时间边信息，也可以在不同视点中利用空间相关性获得空间边信息。研究人员对上述两种边信息的获取方法进行研究，通常可以通过运动补偿时间内插法或者外插法以及在此基础上的改进方法来获取时间边信息，而采用基于单应性变换或者虚拟视点合成等方法获取空间边信息。如何有效地融合这两种边信息得到最终的高质量的边信息，是译码端一项重要工作。为了有效融合可用的边信息，研究人员提出了一种构造掩码信息的方法，以此判断某处应该采用哪种边信息进行译码。Guo等人提出在DMVC中对WZ帧的前后关键帧的像素差值进行阈值判断，同时对运动矢量进行阈值限定。对像素差值小于设定阈值Thl，且运动矢量的幅度小于设定阈值Th2的位置标记为1，采用时间边信息作为此处的最终边信息； 反之，标记为0，采用空间边信息。M. Ouaret等人提出一种由译码端决定的时间边信息和空间边信息的融合方法，分别计算两个关键帧与时间边信息的差值以及二者与空间边信息的差值，构造掩码信息。然而，目前的掩码方法只考虑时间边信息的准确性，并优先选择时间边信息，对运动快速和复杂的场景适应性不好。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够有效提高最终边信息质量和DMVC系统性能的基于直方图匹配和SAD判决的DMVC边信息融合方法。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种基于直方图匹配和SAD判决的DMVC边信息融合方法，包括以下步骤(I)使用运动补偿时间内插法生成时间边信息Y1，同时采用最小绝对误差和作为判断准则寻找最佳匹配块并构造基于SAD阈值判断的flag标记；(2)使用虚拟视点合成方法生成空间边信息Y2 ；(3)采用基于灰度直方图匹配和SAD判决的边信息融合算法对时间边信息Yl和空间边信息Y2进行融合得到最终的边信息。而且，所述步骤(I)中运动补偿时间内插法采用如下计算公式
权利要求
1.一种基于直方图匹配和SAD判决的DMVC边信息融合方法，其特征在于包括以下步骤(1)使用运动补偿时间内插法生成时间边信息Y1，同时采用最小绝对误差和作为判断准则寻找最佳匹配块并构造基于SAD阈值判断的flag标记；(2)使用虚拟视点合成方法生成空间边信息Y2；(3)采用基于灰度直方图匹配和SAD判决的边信息融合算法对时间边信息Yl和空间边信息Y2进行融合得到最终的边信息。
2.根据权利要求I所述的基于直方图匹配和SAD判决的DMVC边信息融合方法，其特征在于所述步骤(I)中运动补偿时间内插法采用如下计算公式Y^x 少)=Xi-Ax+iB^y+Jb)+Xi+\ix+iF,y+Jf)式中，Xi表示当前的WZ帧，Yi表示Xi的边信息，Xg和Xi+1表示与当前帧相邻的前后关键帧，(x，y)表示当前帧Xi中像素的位置，(iB，jB)和(iF，iF)分别表示Xp1和Xi+1运动向量。
3.根据权利要求I所述的基于直方图匹配和SAD判决的DMVC边信息融合方法，其特征在于所述步骤(I)中最小绝对误差和采用如下计算公式SAD(i, j) = X Z l7 -1 (x，y) - 7 +1 (x + i^ + ))1X=I y=l式中，(i，j)是运动矢量，Ilri(X，y)和In+1(x+i，y+j)分别是前、后关键帧位于(X，y) 和(x+i, y+j)处的像素值,M = N = 8是图像块的大小。
4.根据权利要求I所述的基于直方图匹配和SAD判决的DMVC边信息融合方法，其特征在于所述步骤(I)中基于SAD阈值判断的flag标记的构造方法为Aa8(B)-I1 lf SAD^<^\
T = R(C1)A-1 (C1) [X1, y1； l]TD(t, X1, y)+T(C1)(2)将三维空间坐标(u,v, w)再映射成合成视点C2的坐标(X' , y' , z')[X' , y' , z' ]T = A(C2)IT1(C2) {[u, v, w]t_T(C2)}(3)将上述得到的坐标转化为图像坐标，得到合成视点C2中点Q(x2，y2)f X2 = [X'/ z']{y2=ly'/z']其中，A(C)代表摄像机C的内在固有矩阵参数；R(C)代表摄像机C的旋转矩阵参数;T(c)代表摄像机c的一个线性偏移矢量；而D(t，x, y)代表参考图像的深度图在t时刻点 (x，y)处的深度值；[ ]表示取整运算。
6.根据权利要求I所述的基于直方图匹配和SAD判决的DMVC边信息融合方法，其特征在于所述步骤(3)中采用基于灰度直方图匹配和SAD判决的边信息融合算法包括以下处理过程(1)计算时间边信息Yl中的块BI和空间边信息Y2中相同位置处的块B2之间的x2(B1， B2)，若x2(B1，B2)的值小于阈值Th2，则该位置处的最终边信息Y = (YjY2)/2 ;若X2(BI， B2)的值大于阈值Th2，进行步骤(2);(2)检查时间边信息Yl的基于SAD阈值判断的flag标记信息，若flag(B1)为1，则该位置处的最终边信息为Y = Yl ;若Hag(B1)为0，进行步骤(3)；(3)若x2(B1，B2)的值大于阈值Th2，并且Hag(B1)为0，则该位置处的最终边信息为 Y = Y2 ；(4)逐块进行上述步骤，直至Y中的每块都计算出最终的边信息。
7.根据权利要求6所述的基于直方图匹配和SAD判决的DMVC边信息融合方法，其特征在于所述X2 (BI，B2)是通过对时间边信息Yl和空间边信息Y2进行以块为单位的灰度直方图匹配计算得到，其采用的数学模型为
8.根据权利要求6所述的基于直方图匹配和SAD判决的DMVC边信息融合方法，其特征在于所述的阈值Th2是通过实验统计方法分析得出。
全文摘要
本发明涉及一种基于直方图匹配和SAD判决的DMVC边信息融合方法，其技术特点是(1)使用运动补偿时间内插法生成时间边信息Y1，同时采用最小绝对误差和作为判断准则寻找最佳匹配块并构造基于SAD阈值判断的flag标记；(2)使用虚拟视点合成方法生成空间边信息Y2；(3)采用基于灰度直方图匹配和SAD判决的边信息融合算法对时间边信息Y1和空间边信息Y2进行融合得到最终的边信息。本发明设计合理，其采用基于块的灰度直方图匹配和对时间边信息中匹配块的最小绝对误差和进行阈值判断的方法，有效地融合了时间边信息和空间边信息得到最终边信息，提高最终边信息的质量和分布式多视点视频编码系统性能，扩大了应用场合。
文档编号H04N7/32GK102611893SQ20121006161
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者叶锋, 张鑫明, 杨波, 林立翔, 肖贺, 范曼曼, 邸金红, 郑翊, 门爱东 申请人:北京邮电大学