專利名稱：：一種基于動(dòng)態(tài)紋理合成的虛擬參考圖像選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及視頻編碼
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種基于動(dòng)態(tài)紋理合成的虛擬參考圖像選擇方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有視頻編碼技術(shù)中的幀間預(yù)測(cè)技術(shù)是將前面多幀的重構(gòu)圖像作為當(dāng)前幀的參考圖像，對(duì)其進(jìn)行時(shí)域預(yù)測(cè)來減小殘差數(shù)據(jù)量。由于參考圖像和當(dāng)前圖像之間存在時(shí)間的延遲，因此對(duì)于非線性運(yùn)動(dòng)、背景光照變化等序列預(yù)測(cè)效率較低。雖然有學(xué)者提出了基于動(dòng)態(tài)紋理合成的虛擬參考圖像技術(shù)(參見文獻(xiàn)A.Stojanovic,M.Wien,J.R.Ohm.DynamictexturesynthesisforH.264/AVCintercoding:Proceedingsofthe15thIEEEInternationalConferenceonImageProcessing,SanDiego，California,USA,2008:1608-1611)，其在一定程度改善了幀間預(yù)測(cè)的效率，但是由于該模型求解方法存在缺陷，該方法雖然對(duì)于部分序列有所增益，整體來看則有一定程度的損失。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種基于動(dòng)態(tài)紋理合成的虛擬參考圖像選擇方法，通過求解動(dòng)態(tài)紋理模型合成一幀虛擬圖像，將其引入幀間預(yù)測(cè)的虛擬參考圖像選擇方法中，提升幀間預(yù)測(cè)的效率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種基于動(dòng)態(tài)紋理合成的虛擬參考圖像選擇方法，包括以下步驟輸入編碼端參考圖像列表中的n幀參考圖像，所述n》2;利用動(dòng)態(tài)紋理模型生成一幀虛擬圖像；將上述虛擬圖像作為一幀參考圖像供編碼器處理；編碼器從真實(shí)參考圖像和上述虛擬圖像中進(jìn)行匹配搜索；計(jì)算獲得最佳預(yù)測(cè)模型和參考幀。所述利用動(dòng)態(tài)紋理模型生成一幀虛擬圖像的步驟進(jìn)一步包括以下子步驟-(1)記JXyp力,……;O為編碼端參考圖像列表中的n幀參考圖像的亮度和色度值矩陣，每列中依次存放了一幀中所有像素的亮度值和色度值；(2)^W為奇異值分解法，對(duì)Y進(jìn)行奇異值分解得到t/,S,r共3個(gè)矩陣(3)取出矩陣t/中l(wèi)"列的所有元素，形成矩陣C/7W:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(4)將矩陣S中的lw行、1w列的元素形成矩陣S(l:",l:")，將矩陣F中1"列的所有元素形成矩陣r(:,l:")并對(duì)其求轉(zhuǎn)置得到矩陣(K(:,l:"))'，然后把S(l:",1:")和(7(:,1:n))'相乘得到矩陣屈加<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(5)取出矩陣^Mr中的第一列元素形成矩陣xO:(6)取出矩陣屈加中2"列的所有元素形成矩陣J^說(:，2^)，取出矩陣^w/中1)列的所有元素形成矩陣(^af(:，l:("-1))，并對(duì)其求廣義逆矩陣pfm;(^7jaf(:,l:("-1)))，然后把WaK:,2:")和/iw(Wa":,1:("—1)))相乘得到矩陣v4/a"屈a=2:")*//"v(J^(:，1:("一l)))(7)取出矩陣，W中2w列的所有元素形成矩陣；^加(:,2:")，取出矩陣屈W中1)列的所有元素形成矩陣a^《'.,l:(n-1))，將步驟(6)得到的屈W與(WaK:,1:("-1))相乘，然后把J^W(:,2:")和屈a,*屈a/(:,1:("-1))相減得到Mw:,=Wa《:，2:")—勘f*1:(n—1))(8)對(duì)進(jìn)行奇異值分解得到f/v，Sv,Fv共3個(gè)矩陣HK)=m/，a/,0)(9)取出矩陣R中1口("-2)列的所有元素，即R(1:("-2))，取出矩陣&中卜(《-2)行，—2)列的元素，即Sv(l:("-2),l:(w—2)),對(duì)"—l開方，即^fW("-l)，把"v(1:("—2))和&(1:("—2),1:("-2))相乘然后除以豐("—1)得到朋":<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(11)把xO作為矩陣;c的第一列元素Z(:,l)-x0(12)設(shè)變量/,對(duì)/進(jìn)行n次循環(huán)賦值將矩陣I的第r列的元素形成矩陣Z(:力，將1(:力和矩陣v4/^進(jìn)行相乘，得到^^a嚴(yán)I(:,0，構(gòu)造/e"行l(wèi)列的偽隨機(jī)序列ra"^(/en,1)，將禾nram/"(/e",1)相乘得至ij5tof*ram/"(/e",l)，得到然后將爿/w"I(:力和^w"m"辦(/e",l)相加，結(jié)果作為矩陣義第f+l列的值W+l);再把矩陣Z第？+1列的元素形成矩陣Z(:,"1)，將X(:,"1)和矩陣0^進(jìn)行相乘，結(jié)果作為矩陣/第"l列/=1:/+1)-勘"Z(:,r)+朋加*ra油(/e",1)/(:，f+l)=C7zad(:,,+l)(13)將得到的矩陣/中的第n+l列的值作為虛擬圖像的亮度和色度值矩陣/=/(:,,+1)。所述編碼器從真實(shí)參考圖像和上述虛擬圖像中進(jìn)行匹配搜索的步驟中，匹配搜索的方法是編碼器默認(rèn)采用的匹配搜索方法。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果-1)通過求解動(dòng)態(tài)紋理模型合成一幀虛擬圖像，將其引入幀間預(yù)測(cè)的虛擬參考圖像選擇算法中，提升幀間預(yù)測(cè)的效率。圖1是本發(fā)明提供的基于動(dòng)態(tài)紋理合成的虛擬參考圖像選擇方法的流程圖。其中，Sl—輸入編碼端參考圖像列表中的n幀參考圖像，S2—利用動(dòng)態(tài)紋理模型生成一幀虛擬圖像，S3—將上述虛擬圖像作為一幀參考圖像作為一幀參考圖像供編碼器處理，S4—編碼器從真實(shí)參考圖像和上述虛擬圖像中進(jìn)行匹配搜索，S5—計(jì)算獲得最佳預(yù)測(cè)模型和參考幀。具體實(shí)施例方式下面以具體實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明本發(fā)明提供的基于動(dòng)態(tài)紋理合成的虛擬參考圖像選擇方法，具體采用如下技術(shù)方案，參見圖1，包括以下步驟-Sl:輸入編碼端參考圖像列表中的n幀參考圖像，所述n》2;S2:利用動(dòng)態(tài)紋理模型生成一幀虛擬圖像；S3:將上述虛擬圖像作為一幀參考圖像供編碼器處理；S4:編碼器從真實(shí)參考圖像和上述虛擬圖像中進(jìn)行匹配搜索；S5:計(jì)算獲得最佳預(yù)測(cè)模型和參考幀。下面進(jìn)一步描述在具體實(shí)施環(huán)境下的詳細(xì)過程，以及取得的技術(shù)效果采用H.264的參考軟件JM12.4作為編碼器，編碼類型為IPPPPP，參考幀個(gè)數(shù)為5，打開RDO選項(xiàng)，選取QCIF分辨率大小(176X144)的"container"序列作為測(cè)試序列，以編碼container序列中第11幀圖像為例，具體實(shí)施步驟如下1、輸入編碼端參考圖像列表中的5幀參考圖像；2、利用動(dòng)態(tài)紋理模型生成一幀虛擬圖像，進(jìn)一步包括以下子步驟-(1)記7{>1，;;2，……y5)為編碼端參考圖像列表中的5幀參考圖像(即contaier序列中的第610幀的重構(gòu)圖像)的亮度和色度值矩陣，每列中依次存放了一幀中所有像素的亮度值和色度值。(2)sW為奇異值分解法，對(duì)Y進(jìn)行奇異值分解得到C/,S,K共3個(gè)矩陣(3)取出矩陣t/中l(wèi)5列的所有元素，形成矩陣C/7加C/W=f/(:,1:5)(4)將矩陣S中的15行、15列的元素形成矩陣S(1:5,1:5)，將矩陣F中15列的所有元素形成矩陣7(:,1:5)并對(duì)其求轉(zhuǎn)置得到矩陣(F(:,1:5))'，然后把S(l:5,1:5)和(F(:,l:5))'相乘得到矩陣，加勘f=5(1:5,1:5"(7(:,1:5))'(5)取出矩陣屈"f中的第一列元素形成矩陣XO:xO二勘":，l)(6)取出矩陣為W中2~5列的所有元素形成矩陣2:5)，取出矩陣中1~4列的所有元素形成矩陣(^to(:，l:4)，并對(duì)其求廣義逆矩陣p/m;(J^W(:,l:4))，然后把屈W(:,2:5)和/7/"v(，W(:,1:4))相乘得到矩陣爿/^:JAaf-J^a":，2:5)*1:4))(7)取出矩陣屈加中2~5列的所有元素形成矩陣A7z加(:,2:5)，取出矩陣J^w,中1~4列的所有元素形成矩陣(，W(:,1:4)，將步驟(6)得到的屈W與(1加(:,1:4)相乘，然后把la":，2:5)和^to^*1:4)相減得到P7加=勘":，2:5)—爿to*齒/(:,1:4)(8)對(duì)M加進(jìn)行奇異值分解得到^,&,K共3個(gè)矩陣(C/v,Sv,^)=sw/(F^,0)(9)取出矩陣R中1口3列的所有元素，即f/"l:3),取出矩陣&中l(wèi)3行，1~3列即&(1:3,1:3)，對(duì)4開方，即豐(4)，把f/v(l:3)和&(1:3,1:3)相乘然后除以W(4)得到朋W:朋a,-R(1:3)*&(1:3,1:3)/豐(4)(10)求出朋W的列數(shù)，作為/e"的值，此時(shí)/^=3(11)把XO作為矩陣X的第一列元素(12)設(shè)變量"對(duì)f進(jìn)行5次循環(huán)賦值將矩陣JT的第/列的元素形成矩陣Z(:力，將X(:力和矩陣^^進(jìn)行相乘，得到屈""X(:力。構(gòu)造3行l(wèi)列的偽隨機(jī)序列ra"d"(3,1)，將朋W禾卩rawc/"(3,1)相乘得到5力a"ra"i/"(3,1)，得到然后將爿/z""X(:,0和5/w"ra"i/"(3,1)相加，結(jié)果作為矩陣X第"1列的值X(:，Z+1);再把矩陣X第"1列的元素形成矩陣Z(:,f+1)，將Z(:"+l)和矩陣Oiaf進(jìn)行相乘，結(jié)果作為矩陣J第f+l列/(:J+l):/o"=1:5r+1)=爿/za/*Z(:,0+*m"^(3,1)8/(:,"l)=C/u^*X(:,"l)(13)將得到的矩陣/中的第6列的值作為虛擬圖像的亮度和色度值矩陣/=/(:,"1)3、將上述虛擬圖像作為一幀參考圖像供編碼器處理；4、編碼器從真實(shí)參考圖像和上述虛擬圖像中進(jìn)行匹配搜索；上述匹配搜索的方法是編碼器默認(rèn)采用的匹配搜索方法。5、計(jì)算獲得最佳預(yù)測(cè)模型和參考幀。本發(fā)明所取得的技術(shù)效果如下-本實(shí)施例對(duì)QCIF格式的container序列進(jìn)行了測(cè)試。編碼幀數(shù)為300幀，順序?yàn)镮PPPPPP。將本發(fā)明所提出的方法和H.264標(biāo)準(zhǔn)算法進(jìn)行了比較，編碼圖像的峰值信躁比PSNR增益和碼率節(jié)省結(jié)果如表1所示，從中可以看出本發(fā)明具有更佳的壓縮效率。表l:container序列測(cè)試結(jié)果:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1.一種基于動(dòng)態(tài)紋理合成的虛擬參考圖像選擇方法，其特征在于，包括以下步驟輸入編碼端參考圖像列表中的n幀參考圖像，所述n≥2；利用動(dòng)態(tài)紋理模型生成一幀虛擬圖像；將上述虛擬圖像作為一幀參考圖像供編碼器處理；編碼器從真實(shí)參考圖像和上述虛擬圖像中進(jìn)行匹配搜索；計(jì)算獲得最佳預(yù)測(cè)模型和參考幀。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于動(dòng)態(tài)紋理合成的虛擬參考圖像選擇方法，其特征在于所述利用動(dòng)態(tài)紋理模型生成一幀虛擬圖像的步驟進(jìn)一步包括以下子步驟-(1)記y(M,A,……凡)為編碼端參考圖像列表中的n幀參考圖像的亮度和色度值矩陣，每列中依次存放了一幀中所有像素的亮度值和色度值；(2)Wd為奇異值分解法，對(duì)Y進(jìn)行奇異值分解得到f/,S,F共3個(gè)矩陣(3)取出矩陣f/中l(wèi)"列的所有元素，形成矩陣C/^/:Cto=f/(:,1:")(4)將矩陣S中的ln行、1n列的元素形成矩陣S(l^,l:w)，將矩陣K中1"列的所有元素形成矩陣并對(duì)其求轉(zhuǎn)置得到矩陣(F(:,1:"))'，然后把S(1^，1:m)和:m))'相乘得到矩陣，W:勘f=S(l:"，l:w)*(F(:，l:"))，(5)取出矩陣^7wr中的第一列元素形成矩陣x0:(6)取出矩陣Waf中2n列的所有元素形成矩陣屈a":,2:")，取出矩陣^W中1("-1)列的所有元素形成矩陣(屈加(:,1:("-1》，并對(duì)其求廣義逆矩陣/7/"v(^7w":,l:("—1)》，然后把，W(:,2:")和；/"v(^zaf(:,1:("-l)))相乘得到矩陣Jtof:=(:，2:")*p/"v(屈a":,1:("-1)))(7)取出矩陣^2加中2w列的所有元素形成矩陣^a/(:,2:")，取出矩陣^W中1(n-1)列的所有元素形成矩陣1:("-1))，將步驟(6)得到的I加與(iW(:,1:("—1))相乘，然后把勘f(:,2:")和屈"":("一l))相減得到:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(8)對(duì)Maf進(jìn)行奇異值分解得到UV,SV,FV共3個(gè)矩陣<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(9)取出矩陣R中1□O-2)列的所有元素，即t/v(1:("-2))，取出矩陣&中1("-2)行，—2)列的元素，即&(1:("一2),1:("-2))，對(duì)"—l開方，即^W("—1)，把^/"l:("一2))和&(1:("-2),l:(n-2))相乘然后除以豐("-1)得到胸,:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(10)求出朋加的列數(shù)，作為/e"的值；(11)把XO作為矩陣X的第一列元素<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(12)設(shè)變量"對(duì)f進(jìn)行n次循環(huán)賦值:將矩陣I的第Z列的元素形成矩陣義(:力，將X(:力和矩陣^/;ar進(jìn)行相乘，得到^;""I(:，/)，構(gòu)造/ew行l(wèi)列的偽隨機(jī)序列ra"^(/ew,1)，將S/^和raw/"(/ew,1)相乘得到5/w"ra"d"(/e",1)，得到然后將^to"X(:力和5/a"ram;K/ew,l)相加，結(jié)果作為矩陣X第f+l列的值x(:,f+l);再把矩陣Z第f+l列的元素形成矩陣Z(:,f+l)，將Z(^+l)和矩陣C/^進(jìn)行相乘，結(jié)果作為矩陣/第,+l列/(:，f+l):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(13)將得到的矩陣/中的第n+l列的值作為虛擬圖像的亮度和色度值矩陣<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于動(dòng)態(tài)紋理合成的虛擬參考圖像選擇方法，其特征在于所述編碼器從真實(shí)參考圖像和上述虛擬圖像中進(jìn)行匹配搜索的步驟中，匹配搜索的方法是編碼器默認(rèn)采用的匹配搜索方法。全文摘要本發(fā)明涉及視頻編碼
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種基于動(dòng)態(tài)紋理合成的虛擬參考圖像選擇方法。本發(fā)明包括以下步驟輸入編碼端參考圖像列表中的n幀參考圖像，所述n≥2，利用動(dòng)態(tài)紋理模型生成一幀虛擬圖像，將上述虛擬圖像作為一幀參考圖像供編碼器處理，編碼器從真實(shí)參考圖像和上述虛擬圖像中進(jìn)行匹配搜索，計(jì)算獲得最佳預(yù)測(cè)模型和參考幀。本發(fā)明通過求解動(dòng)態(tài)紋理模型合成一幀虛擬圖像，將其引入幀間預(yù)測(cè)的虛擬參考圖像選擇算法中，提升幀間預(yù)測(cè)的效率。文檔編號(hào)H04N7/32GK101674483SQ20091027228公開日2010年3月17日申請(qǐng)日期2009年9月28日優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日發(fā)明者丹毛,王師崢,胡瑞敏,胡金暉,睿鐘,皓陳申請(qǐng)人:武漢大學(xué)