多视点自由立体显示的编码研究

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1、多视点自由立体显示的编码研究摘要：自由立体显示器提供了一种新型的立体观察手段，它最大的优点就在于不需要借助任何辅助手段就可以体验到真实的三维立体图像。实现自由立体显示是一个复杂且技术含量高的过程，本文论述了DavinciDM6446开发平台的立体视频播放器的设计原理，研究了H.264压缩编码以及MVC压缩，针对立体视频的特点，提出了一种改进的MVC编码结构。　　关键词：自由立体显示多视点编码H.264视差补偿　　　　一、引言　　人们对视频享受的要求一直在不断提高，从黑白电视发展到彩色电视，又从模拟

2、电视发展到高清晰数字电视。下一次变革将从平面电视发展到立体电视。而立体电视视频需要存储或者传输的数据量非常庞大，必须对原始视频数据进行压缩，因此研究高速、高效、高质量的立体视频压缩算法具有很大的实用价值。把二维视频信号转换为立体图像的方法在很多文献中已经有了很多的研究，也提出了基于深度的立体视频合成算法。同二维视频信息一样，立体视频信息不仅具有时间冗余信息、空间冗余信息、心理视觉冗余信息和编码冗余信息，而且具有视点间的视差冗余信息。因此大多数立体视频压缩算法的研究都是基于二维视频压缩算法，同时针对

3、立体视频特有的视差冗余信息进行算法改进和扩展。ITU－T视频专家组（VCEG，VideoCodingExpertsGroup）和ISO/IEC运动图像专家组（MovingPictureExpertsGroup，MPEG）在2001年组成了一个联合视频小组JVT（JointVideoTeam），联合开发了一个比早期研发的MPEG和H.263性能更好的视频压缩编码标准。这就是被称为ITU-TH.264建议和MPEG-4的第十部分标准，简称H.264/AVC或者H.264。这个标准已经于2003年3月被

4、ITU-T正式通过。　　二、立体显示器的原理　　目前立体显示根据其产品特点可分为：立体镜（需要辅助设备——各种立体视觉眼镜来实现左右眼的区分）、单人观看的单视点显示技术（透镜柱面和视差栅栏），多人观看多视点显示技术以及全息立体显示技术（球形立体显示，液晶平面队列，全息技术）。由于多视点显示技术适合多人观看，且实现技术相对于全息立体更加容易，已成为目前市场上的主流，本文也将主要探讨多视点立体显示及其编码技术。　　总的来说，立体显示器都经过两部分的处理。首先要进行软件处理，把图像处理成需要的格式，比如

5、左右眼交叉的栅状图，然后利用硬件手段（如条状柱镜、狭缝光栅）将左右眼画面分别折射到各自的区域，人们站在一些特定的位置上，便可以看到立体图像。由于技术上原因，目前的3D显示器基本都是基于LCD液晶或者PDP等离子显示器，且等离子寿命短，已趋于淘汰状态。　　三、DavinciDM6446开发平台硬件和显示屏　　1.DavinciDM6446开发平台　　DavinciDM6446开发平台的立体视频播放器是基于一种双核处理器的架构，每块芯片都含有一个ARM核心和一个业界最高性能的DSP（DigitalSi

6、gnalProcessing）-TMS320C6000，该技术大大加速了数字电视应用的创新。它的双核包括：TI高性能的TMS322064TM系列DSP和ARM92EJ-S处理器，同时它还集成了视频加速器，X络外围设备和外围存储设备及接口等模块。ARM92EJ-S是一个32位精简指令集的处理器，它能够执行32位或者16位的指令。TMS322064系列DSP能够采用第二代高性能的超长指令体系结构。因此，这种处理器非常适合数字多媒体应用。　　2.显示屏的硬件组成　　前置式狭缝光栅立体显示器硬件主要由LC

7、D液晶或PDP等离子外加狭缝光栅组成。为了能够实现立体影像的正确分离，对其狭缝光栅的精度要求比较高，光栅栅距必须与相应的LCD液晶或PDP等离点距相匹配。另外为了避免多视点立体显示单纯降低水平分辨率的缺点，采用了狭缝光栅斜放一定的角度以提高水平分辨率，降低垂直分辨率。　　目前市场上基于前置式狭缝光栅的自由立体显示器其立体数据多采用8视点或9视点图像进行排列。由于采用了光栅斜放，使其最终合成的图像水平和垂直分辨率各为原来的1/3。　　四、基于H.264的多视点视频编码MVC　　多视点编码（MVC）是

8、H.264编码标准的扩展集之一。它是利用H.264高级编码压缩算法，针对多视点的特点，通过更改一部分H.264编码器的框架，扩展编码器对应的功能，来达到压缩视点视频的目的。　　1.H.264时间分级结构　　在H.264AVC标准中，任何一幅图片都能被标志为参考图片并用于随后帧的运动补偿预测。AVC的特性就是能够自由选择编码预测的结构。如图2所示是一种四级预测结构，这种结构能够提供四个时间层次的分级性。视频序列的第一帧是I帧，也叫关键帧，两个关键帧之间的帧和后一个关键帧一起构成一组图