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Video Object编码技术


息。为了确认采用矩形窗口分割法的VOP的形状信息,就引入了形状编码技术。形状编码其实并不是什么新技术,它在计算机图形学、计算机视觉领域早有应用。而目前的视频编码标准中的位图技术其实就是形状编码的简单特例。位图采用矩阵的形式来表示二值(0或1)的形状信息,具有较高的编码效率和较低的运算复杂度。VOP的形状信息有两类:边缘信息和灰度信息。边缘信息用0、1来表示VOP的形状,0表示非VOP区域,1表示VOP区域。对于包含一定透明度的VOP区域,可以用灰度信息(取值0~255之间)来表示透明程度,其中0表示完全透明,255表示完全不透明。对于模糊边缘部分,可将其视为灰度信息从周围已知VOP区域的灰度值向0值的过渡区域,采用内插法确定其形状信息。

    基于小波变换的VOP分割 基于矩形窗口的VOP分割依旧存在"块效应"问题,而基于小波变换的VOP分割则可以很好的解决这个问题,而且由于这种分割方法的本身就包含了VOP的形状信息,所以无需另对形状信息进行判别与编码。基于小波变换的VOP分割方法是目前最为活跃的视频编码课题研究领域,各种算法不断的被发表,但基本上可以划分为两类方法:

    1、利用图像灰度特征分割:不同的图像具有不同的灰度分布,利用小波变换,将图像变换到小波域,产生各层、各子带图像。小波变换后,大部分的能量是集中在低频子带图像上,即大面积的平均灰度区域信息主要在低频子带图像中体现。根据信息论的原理,确定多个灰度阈值,可以将具有不同灰度的VOP从低频子带图像中分离。同时再利用高频子带图像以及模糊数学模型,确定每一个VOP的边缘信息。利用图像灰度特征分割的小波变换,是沿扫描方向的单方向变换。

    2、利用图像纹理特征分割:纹理是一种局部特征反复出现的结果,它体现了图像的局部频域信息。对于一幅数字图像,进行多方向的小波变换是可行的,比如对一帧画面进行垂直方向或对角线方向的小波变换。经过多种小波变换后可得到不同方向的各子带图像,它们各自蕴涵着不同纹理的局部频谱信息和纹理走向等信息。对具有相同频谱特征的图像局部进行聚类分析,并根据纹理频谱和纹理走向确定该聚类的纹理边缘。根据信息论原理和运动估测,将运动矢量具有相关性的聚类二次归类于不同的对象(即VOP),并影射成不同灰度显示。多级小波变换的结果最多可线性的影射成0~255灰度级显示。进行小波变换的方向越多,各方向的夹角越小,图像分割也就越准确,但计算量也随之迅速膨胀。根据局域纹理中心频率的变化自适应地选择小波变换的级数(几个方向的变换)和方向,有助于在图像分割的准确性和计算量之间达到平衡。正如本文前面所述,人眼捕获图像信息的本质?quot;轮廓-纹理",故基于多方向小波变换的提取图像特征、分割纹理图像的方法符合人眼视觉生理的特点,是纹理图像分析的重要发展方向。

    无论是哪一种方法,当得到不同VOP的不同灰度表示之后,通过类似于键技术的多通道处理,即可得到多个原始的彩色VOP。目前实验表明,基于小波变换的图像分割在边界上仍有些模糊,但总体效果还是相当满意的,达到了分割纹理图像的目的。

    VOP运动信息编码和运动补偿 人眼在观看图像时,会自动跟踪人所感兴趣的VOP。即人看的不是时间轴上的信息,而是VOP的运动轨迹---光流轴上的信息。光流轴是VOP上的一点在活动图像上的运动轨迹,它在不同的帧中位于不同的空间位置,其意义在于:VOP自身的各种变化都将映射于光流轴上的一点。光流轴信息的独立编码将带来诸多好处:(1)在编码时,对于刚性VOP,由于它在运动中不会发生形状和纹理上的变化,故该VOP只需要完成一次采样、编码,而后就只需发出几个运动矢量指明它的光流轴即可;对于非刚性VOP,只需在发生变化时才需要重新采样、编码,这就使得不同的VOP采用不同的VOP帧频成为可能,将编码的数据率最低限度的降低。(2)VOP在运动中的各种变化都将"留迹"于光流轴,当在进行运动补偿时,比如不同制式之间的转换或者慢动作的制作,就可以根据光流轴映射信息,采用内插法得出时间轴上某一确定点的VOP状态,达到无损转换的目的。(3)在时间轴上,简单的将一个图像序列的两路信号叠加,随即噪波和图像的活动部分都得不到增强;若在光流轴上进行信号叠加,活动图像的降噪问题就得到了简单解决。

    VOP的运动估测是指:分析两个或更多帧上的VOP,确定光流轴,以判断下一帧中VOP可能出现的位置。VOP的运动补偿是指:根据VOP光流轴的取向和光流轴上VOP自身变化得映射信息,矫正VOP在时间轴上的运动矢量。运动预测和运动补偿技术可以去除图像信息中的时间冗余成分,VOP的运动信息编码可视为从像素向任意形状的VOP的延伸。

     纹理编码 在已得到实际应用的MPEG-4中,VOP的纹理编码基本上仍采用基于8×8像素块的DCT方法,有3种模式:帧内编码模式(I-VOP)、帧间预测编码模式(P-VOP)和帧间双向预测编码模式(B-VOP)。编码时,对于完全位于VOP内的像素块,则采用经典的DCT方法;对于完全位于VOP之外的像素块则不进行编码;对于部分在VOP内,部分在VOP外的像素块则首先采用图像填充技术来获取VOP之外

《Video Object编码技术(第2页)》
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