[发明专利]一种基于面透射变换的视频编码与解码方法

说明书

本发明公开一种基于面透射变换的视频编码与解码方法，包括以下步骤：对待编码图像进行消失点检测；根据消失点所对应的平行线构成平面的法向量，并计算该平面的透视变换矩阵H_m；在编码端，在已重建的图像区域搜索最佳匹配块，设标识候选位置的运动矢量并进行面透射变换；获得预测的像素的坐标；在解码端，输入待解码的码流，解析出透视变换矩阵；从码流中解析出运动矢量并进行面透射变换；获得预测的像素的坐标。本发明通过基于面透射变换的视频编码/解码方法，通过对于运动矢量进行面透射变换，获得预测的像素坐标，消除了表现为变形的相似图像内容间的相关性，大大提升了编码/解码的效率，可应用于H.264/H.265/H.266等编码方法中。

技术领域

本发明属于视频压缩编解码技术领域，涉及到一种基于面透射变换的视频编码与解码方法。

背景技术

帧内预测主要通过图像内部的信息对当前编码块进行预测，该思想最早被MPEG-4标准所采用，在H.263++中得到扩展和延伸，而在H.264/AVC中，则被设计得更为精细，具体包含9种预测模式的4x4块帧内预测和4种预测模式的16x16块帧内预测的编码方法以及4种预测模式的8x8色度块帧内预测。而HEVC的帧内预测模式达到35种，方向更为精细，效率更高。但是，这些帧内预测的方式均是通过当前编码块的周围边界像素外插得到，只消除的是编码块与周围边界像素的相关性，这种从“一维”数据预测“二维”数据的方式与帧间预测相比，效率明显低的多，因此，在相同图像质量下，I帧的码率通常为P帧的两倍以上，是B帧的4倍以上。

对帧内编码的改进一直有人在探索，帧内块拷贝就是其中一项比较有代表性的工作，对于帧内远距离的像素之间的相关性，帧内块拷贝(Intra Block Copy，IBC)使用帧间预测中的运动估计/运动补偿的思想，在帧内已经重建的图像区域中进行运动估计，按照一定准则获得最佳的运动矢量，编码运动补偿后的残差和运动矢量，该种方法对于具有很多重复内容的视频类型(例如屏幕内容(Screen Content，包含大量文字)、人造物体(如建筑物)表面)，能够有效地消除帧内非局部(non-local)内容之间的相关性。

对于建筑物表面这种图像内容，虽然图像内容里包含大量的重复的模式，但是，由于拍摄相机的光轴与建筑物表面没有垂直，建筑物表面的图像内容呈现一种透射变形后的分布，帧内块拷贝是基于平动模型而设计，因此，难以消除这种表现为变形的相似图像内容之间的相关性。在帧内块拷贝技术的基础上，本发明引入面透射变换，改变预测生成方式，解决这种问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于面透射变换的视频编码与解码方法，解决了难以消除变形的相似图像内容间的相关性的问题，进而大大提高了编码/解码的效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于面透射变换的视频编码与解码方法，包括以下步骤：

S1、在编码端，输入待编码图像，检测待编码图像的消失点，消失点采用三维的齐次坐标表示；

S2、选择两个不同的消失点为一组，计算以这两个消失点所对应的平行线所构成平面的法向量并构建该平面的透视变换矩阵H_m，透视变换矩阵H_m为：

S3、在编码过程中，输入当前编码块，该编码块包含一组像素位置及该位置上的原始像素值，在已重建的图像区域获得编码块内每个位置的预测值，设图像域运动矢量为mv＝(mvx,mvy)，其记录当前块位置与产生预测位置的差，其中，mvx表示在水平方向上的差值，mvy表示垂直方向上的差值，对mv进行面透射变换，得到在校正空间内运动矢量的表示形式(d^x,d^y)：