基于视觉几何的多视点视频编码分析

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1、第一章绪论1．1引言当今社会已经进入了数字信息时代，数字信息化几乎涉及到世界的每个角落，渗透到并极大地改变了人们的工作和生活的方式。随着社会的进步，人们对信息的需求也越来越丰富，这也推动了信息技术的不断发展。人们希望可以随时随地、方便快捷地通过语音、数据、图像与视频等多种方式进行通信。而人类获得的外界信息有80％以上是通过视觉系统得到的，视觉信息能给人们直观生动的形象，因此图像／视频受到了人们的广泛关注。在过去的时间里，视频技术得到了飞速的发展，使得可视电话、视频会议、高清晰度电视(瑚)TV)、视频点播(V

2、OD)以及视频广播等应用成为现实并且得到普及【11。由于视频信息庞大的数据量给视频的传输带来极大的不便，视频编码技术应运而生。自1948年图像压缩编码从电视信号数字化提出以来，短短几十年间，视频编解码技术迅速发展，至今已有多个国际视频编解码标准制定并产业化应用。在视频技术领域中，主要的发展趋势是追求对自然景物更加真实和清晰的表征。而传统的二维平面的视频在表现场景深度信息方面的局限性已经不能满足人们的需求，能够提供3D视觉的立体／多视点视频技术越来越受到学术界和工业界的重视，并且已经成为当前视频研究的热点之一

3、。多视点视频系统增加了图像中景物的深度信息，在自然场景的表征上个具有真实感，具有广泛的应用场景。例如3D电视、自由视点电视、远程医疗及虚拟现实等。多视点视频会带来视频数据的急剧增加，使得视频的储存和传输变得十分困难，必须对其进行高效的压缩。多视点视频的编码与传输是多视点视频发展的关键技术，也是近几年的研究热点。1．2图像视频编码的发展图像编码是从20世纪40年代末开始进行系统研究的，至今已有60年的历史，不仅在理论研究上取得了巨大进步，而且在实际中也获得了广泛应用。近十多年来，视频编解码技术迅速发展，并且日

4、臻成熟，其标志是多个国际视频编解码标准的制定及其产业化应用12d引。1984年CCITT第15研究组发布了数字基群电视会议编码标准H．120建议。1988年CCITT通过了“p×64Kbps(p--1~30)"视像编码标准H．261建议，被称为视频压缩编码的一个里程碑。从此，国际电信联盟(ITUTelecommunication基于视觉几何的多视点视频编码研究StandardizationSector，ITU．T)、国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardiz

5、ation，ISO)等公布的基于波形的一系列视频编码标准的编码方法都是基于H．261中的混合编码方法。1986年，ISO和CCITT成立了联合图像专家组(JPEG，JointPhotographicExpertsGroup)，研究连续色调静止图像压缩算法国际标准，1992年7月通过了JPEG标准。1988年ISO／IEC信息技术联合委员会成立了活动图像专家组(MPEG，MovingPictureExpertGn'oup)。1991年公布了MPEG．1视频编码标准，MPEG．1分为图像编码、声音编码和系统(同

6、步和复用)3个部分，主要用于在各种数字存储介质上存储同步和彩色运动视频信号。MPEG-1标准采用了运动估计／运动补偿、变换编码等技术，并规定了编码位流的表示语法和具体解码方法。MPEG-1标准是VCD工业标准的核心，作为MPEG制定的第一个标准，其在多媒体存储领域获得了巨大成功，极大的推动了以VCD为代表的多媒体业务的发展。1994年11月，又公布了MPEG-2标准，用于数字视频广播(DVB)、家用DVD的视频压缩及高清晰度电视(HD，Ⅳ)。其设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率。其所能提供的传

7、输率在3．10Mbps之间。MPEG-2在设计时的巧妙处理，使得大多数MPEG-2解码器也可播放MPEG．1格式的数据，如VCD等。由于MPEG．2的出色性能表现，已能适用于HDTV，使得原打算为HDTV设计的MPEG．3，还没出世就被抛弃了。‘1995年，ITU．T推出H．263标准，用于低于64Kbps的低码率视频传输，如PSTN信道中可视会议、多媒体通信等。它以H．261为基础，同时吸收了MPEG等其他一些国际标准中有效合理的部分并做出改进，如半像素精度的运动估计、不受限运动矢量、高级预测模式等，使其

8、性能优于H．261。1984年和2000年又分别公布了H．263+、H．263++等标准，是H．263标准的扩充并与之兼容。1999年12月份，ISO／IEC通过了“视听对象的编码标准，，_—心但EG4，MPEG-4与MPEG．1和MPEG．2有很大的不同。MPEG-4不只是具体压缩算法，它是针对数字电视、交互式绘图应用(影音合成内容)、交互式多媒体等整合压缩技术的需求而制定的国际标准。MPEG-4标准将众多的多