基于3d-hevc的三维视频深度图编码方法研究

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1、中文图书分类号：TP391密级：公开UDC：39学校代码：10005博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目：基于3D-HEVC的三维视频深度图编码方法研究论文作者：窦环学科：电子科学与技术指导教师：贾克斌教授论文提交日期：2017年5月UDC：39学校代码：10005中文图书分类号：TP391学号：B201302004密级：公开北京工业大学工学博士学位论文题目：基于3D-HEVC的三维视频深度图编码方法研究英文题目：RESEARCHONDEPTHMAPCODINGFORTHREEDIMENTIONALVIDEOBASEDON3D-HEVC论文作者：窦环

2、学科专业：电子科学与技术研究方向：多媒体信息处理与通信技术申请学位：工学博士指导教师：贾克斌教授所在单位：信息学部答辩日期：2017年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：窦环日期：2017年5月26日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使

3、用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：窦环日期：2017年5月26日导师签名：贾克斌日期：2017年5月26日III摘要摘要三维视频由于可以提供身临其境的立体视觉感受，在电影业、家庭娱乐产业等领域有着广阔的应用前景。由于三维视频的数据量巨大，有效的压缩和传输技术成为三维视频领域亟待解决的问题，因此三维视频编码技术成为目前学术界和工业界的研究热点。多视点视频加深度(MVD)格式是目前表征三维视频最有效的表现形式，它在多视

4、点纹理图的基础上引入了多视点深度图，因此可以在原有的视点之间合成新的虚拟视点，提供更为舒适和自由的立体视觉观感。国际三维视频编码联合工作组JCT-3V已于2015年2月颁布了基于HEVC的三维视频编码扩展标准3D-HEVC，旨在提高MVD格式的压缩效率。由于深度图的内容特征区别于纹理图，需要采取有效的深度图编码技术才能保证深度图的编码质量，从而保证虚拟视点质量，而3D-HEVC在获得高效深度图编码性能的同时也带来了极高的编码复杂度。因此，为了满足三维视频高效传输和用户舒适观看的需求，如何采取有效的方法对三维视频中的深度图进行高质量和高效率的编码是3D视频处理技术中面临的新挑

5、战。本论文深入研究了三维视频深度图的快速和高质量编码算法，主要研究内容与成果如下：1.深入研究基于合成视点的率失真优化技术。利用深度图与合成视点之间的关系，研究在深度图编码模式选择、运动/视差估计等编码决策过程中引入的基于合成视点的率失真优化技术，分析其性能及计算复杂度。根据基于合成视点的率失真优化技术，虚拟视点质量和深度图质量能够共同作用于指导深度图的编码决策过程，可以在保证深度图质量的同时保证合成的虚拟视点质量，提高深度图的编码效率。2.提出一种基于纹理特性的深度图快速编码算法。为了降低传统的基于合成视点的率失真优化技术中因全像素遍历合成虚拟视点而带来高编码复杂度的问题

6、，通过分析深度图失真和纹理图失真对于合成视点质量的影响，利用当前深度图编码块对应纹理图编码块的纹理特征选择性地跳过深度图编码过程中不必要的基于合成视点的率失真优化过程，并结合帧内DC预测特性和统计方法设定跳过阈值，在保证合成视点质量的基础上大幅度降低编码复杂度。实验证明该算法尤其对于视频纹理内容平坦的测试序列具有一定的编码优势。3.提出一种基于区域的深度图合成视点失真模型。通过对传统合成视点失真变化模型在不同尺寸编码块下的跳过率展开分析，并结合失真值在深度图和纹理图中的分布特性，提出一种基于区域计算合成视点失真的方法。该方法同时基I北京工业大学工学博士学位论文于深度图和

7、纹理图的编码结果划分零失真区域，然后以所有非零失真区域为单位灵活地计算合成视点失真，以区域计算代替整行计算。实验证明该方法能在保证原本深度图编码质量和合成视点质量的同时，进一步提高深度图的编码速度，并且对于物体运动快速、视频内容复杂的测试序列具有一定的编码优势。4.提出一种基于纹理运动信息的深度图帧间区域加权预测方法。首先利用当前深度图对应的纹理图运动信息将Z方向运动区域和背景区域相区分，并基于Z方向运动区域内部的像素计算区域加权预测参数；另外，为了保证编码的一致性，对亮度不变的背景区域设置特殊的加权预测参数；最后