多视点分布式视频编码若干关键技术研究

无线视频传感网是当前视频通信领域的一个重要发展方向，其关键技术的研究有着重要的理论意义和实际应用价值。针对传统多视点视频压缩在编码端计算复杂度高、资源消耗大不适合无线视频传感网应用要求的特点，本项目采用分布式视频编码技术，在分析现有Wyner-Ziv帧边信息估计算法视差补偿视图预测（DCVP）、运动补偿时间内插（DCMI）以及融合DVCP、DCMI以及对角线预测算法的基础上，提出了一种基于三焦点张量的边信息生成方法，提高解码端Wyner-Ziv帧边信息估计精度；通过合理的度分布函数改善LT码的平均译码性能，克服其码流在无线网络传输中鲁棒性脆弱的不足；在解码端的重建帧采用误码掩盖技术，提高重建帧图像质量。建立一个面向无线视频传感网应用的低编码复杂度、强鲁棒性的多视点分布式视频编解码系统。提出多项具有创新性的实现多视点分布式视频编解码的关键技术和方法。

多视点视频频数据量大、编码端运算复杂一直是制约多视点视频编码走向应用的瓶颈之一，为解决上述问题，本项目将分布式视频编码技术用于多视点视频编码，并针对多视点分布式视频编码中的Wyner-Ziv视点选择、边信息生成、码率控制和重建后视频后处理等关键技术进行了深入的理论分析和实验研究。项目的主要工作如下： .（1）项目在编码端采用分布式视频编码技术，提出了改进的多视编码结构，分析并比较了现有Wyner-Ziv帧边信息估计算法，如运动补偿时间内插(DCTI)、视差补偿视图预测（DCVP）以及DCTI+DVCP+对角线融合算法等。在此基础上引入两种策略：在单向运动估计环节引入自适应搜索窗，有效提高了内插法的搜索效率；在空间平滑滤波环节引入运动矢量平滑技术，进一步提高运动矢量的准确性。（2）对于多视点视频中空间边信息难以准确获取的问题，提出了基于遗传算法及基于模拟退火算法的三焦点张量优化方法，然后利用三焦点张量很好地生成视点间的空间边信息。实验结果表明，改进后算法提高了运动估计的准确性，空间边信息的引入有效改善了视频的重建质量。另外，本项目成功地将三焦点张量用于摄像机标定，实现了基于三焦点张量的摄像机自动标定，实验证明，该方法得到的标定结果稳定而且性能上优越。（3）为了克服多视视频解码端视点质量不均衡问题，建立了分层率失真模型和头信息比特预测模型，在综合拉格朗日比特分配方法和视点权重因子比特分配方法的基础上提出并实现了一种基于视点质量一致性优化的比特分配模型，实验表明，视点内和视点间的比特分配更加合理。（4）在对多视点视频码率分配中的GGOP层、GOP层和帧层分别进行研究的基础上，设计了面向多视点视频的码率控制算法，提出根据基本视点(I-View)和辅助视点(P-View, B-View)的特性来选择量化参数的关键帧量化参数选择算法，有效的控制了输出码率，在减小各视点间图像质量波动的同时使视点质量更加均衡。. 总之，通过本项目研究在国内外学术刊物和国际重要学术会议共发表论文21篇，其中期刊文章14篇，国际会议文章7篇。SCI收录2篇，EI收录8篇。申请发明专利3项，授权发明专利2项。培养研究生10名，其中已答辩毕业博士研究生1人，硕士7名，即将答辩硕士2名。项目骨干成员组成“图像与多媒体处理”境外研修团队获得2012年江苏省第二批高校优秀中青年教师和校长境外计划资助。