[发明专利]一种基于成像几何特征的立体元图像阵列编码方法

说明书

一种基于成像几何特征的立体元图像阵列编码方法属计算机图像处理技术领域，本发明包括下列步骤：对输入的一幅8M×8N的立体元图像阵列进行分块，块大小为R×R，称为最大编码单元；对最大编码单元按从左到右从上到下的顺序进行分组及确定编码顺序；根据同名像点的偏移量确定最大编码单元的预测块；计算最大编码单元与其预测块之间的残差块；对残差块进行HEVC编码。本发明利用立体元图像阵列成像的几何特征，提出了一种高效的编码方法，不仅对比了传统的HEVC帧内预测编码方法，还将立体元图像阵列中的所有立体元图像，按照Z字扫描顺序组成一个视频序列进行编码。本发明相比于以上两种传统的编码方法，有较好的率失真性能。

技术领域

本发明属计算机图像处理技术领域，具体涉及一种基于成像几何特征的立体元图像阵列编码方法。

背景技术

真三维显示技术通过光线叠加实现了立体图像的空间重现，观看者只需裸眼即可观看到具有物理景深的三维图像。真三维显示具有不会产生视觉疲劳、图像色彩真实、视差完整、多视角、可多人同时观看等优点，成为学术和工业界公认的未来三维显示的发展方向。

真三维显示技术主要包括集成成像技术、全息显示技术和体显示技术等。其中集成成像技术具有观众无需佩戴任何特制的眼镜和头盔、实现过程相对简单、无需相干光源、对记录环境没有特殊要求和系统易实现等优点，使其在军事、医学、生物学和娱乐等领域中具有广泛应用，也是最有可能实现真三维电视的技术。因此，集成成像技术已成为目前国际上的研究热点。

典型的集成成像系统包括采集、编码以及显示部分，其采集部分生成的视频是由一帧帧时间上连续的立体元图像阵列组成。立体元图像是构成立体元图像阵列的基本单元，它由集成成像系统中的每个微透镜从不同方向对目标场景的一小部分区域成像形成，因此具有纹理结构简单的特点。集成成像系统中的每一帧(即为一幅立体元图像阵列)通常由几十甚至成百上千幅小尺寸的立体元图像组成，从而存储或传输一幅立体元图像阵列所需的存储空间或传输带宽将比存储或传输一幅传统图像多几倍甚至几十倍，对视频也是如此。所以探索集成成像(也称立体元图像阵列)的视频高效编解码方法是集成成像技术推广应用的一个重要课题。

国内外针对立体元图像阵列编码(一些文章也称为集成成像编码)的研究可分为两大类，一类是基于视频编码国际标准的方法，从二十几年前的MPEG-2，到十几年前的MPEG-4、H.264/AVC，再到最新的H.265/HEVC；另一类是基于小波变换、3D-DCT、K-L变换以及基于进化策略的编码等非视频编码标准的方法。目前，立体元图像阵列编码方法的编码效率还有待提高。

发明内容

根据立体元图像阵列采集过程中的成像几何特征，即相邻的立体元图像之间存在很大部分的重叠区域，提出一种基于成像几何特征的立体元图像阵列编码方法。此方法是在高效视频编码(HEVC)的框架下实现的，根据采集系统中的相关物理参数，充分利用立体元图像之间的相关性进行编码。

本发明是基于成像几何特征的立体元图像阵列编码方法，包括下列步骤：

1.1对输入的一幅8M×8N的立体元图像阵列进行分块，块大小为R×R，称为最大编码单元，其中M、N、R为任意正整数；

1.2对步骤1.1中得到的最大编码单元按从左到右、从上到下的顺序进行分组，其中分组根据立体元图像阵列获取过程中透镜阵列的物理参数及立体元图像大小确定，具体包括下列步骤：

1.2.1透镜阵列的物理参数包括物距h，像距g，以及透镜阵列中相邻透镜中心的间距p，立体元图像阵列采集所用的透镜阵列中相邻透镜的水平间距和垂直间距相等；立体元图像的大小为q×q；

1.2.2计算每个分组中最大编码单元的个数m，m向下取整，m定义为：