[发明专利]基于传感器辅助全局运动估计的UAV视频编解码方法

权利要求书

1.基于传感器辅助全局运动估计的UAV视频编解码方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在基站数据传输范围内，通过无人机机载相机拍摄视频数据，同时通过无人机携带的传感器获取无人机的运动测量数据；

S2、对无人机的运动测量数据进行中值滤波处理，并构建对应的单应矩阵；

S3、将视频数据对应的图像帧分别乘以对应的单应矩阵，获得视频数据坐标变换后对应的标定图像；

S4、对视频数据的每个图像帧进行结构相似性检查，构建对应的输入到编码器进行编码的GOP序列；

同时，将每个图像帧的结构相似性检查结果存入NAL单元报头中；

S5、在编码器中，通过快速ME算法对GOP序列进行处理，构建每个标定图像对应的MV候选列表和最佳搜索点；

S6、将GOP序列中的标定图像及其对应的MV候选列表和最佳搜索点输入到编码引擎中，对其进行数据压缩处理，得到视频编码码流；

同时，将每个标定图像对应的单应矩阵存入NAL单元报头，与视频编码码流一并输入到解码器中；

S7、在解码器中，基于NAL单元报头中的存储数据，对视频编码码流中的图像帧进行解码，实现UAV视频解码。

2.根据权利要求1所述的基于传感器辅助全局运动估计的UAV视频编解码方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

S21、构建用于表示视频数据图像帧的图像坐标系与相机坐标系之间的映射关系的内部矩阵K为：

式中，s_x和s_y分别为视频数据图像帧中每个像素的宽度和高度；

c_x和c_y分别为无人机机载相机的水平和垂直偏移量；

S22、构建用于表示相机坐标系相对于地面坐标系的外部矩阵；

所述外部矩阵包括位置关系矩阵T和方向关系矩阵R；

其中，位置关系矩阵T为：

T＝[t_x t_y t_z]′＝[v_xd_t v_yd_t v_zd_t]′

式中，t_x、t_y和t_z分别表示沿X、Y和Z轴的平移量，d_t为采样间隔，v_x v_y v_z为分别为无人机沿x轴、y轴和z轴的速度；

方向关系矩阵R为：

式中，R_ψ、R_φ和R_θ分别为无人机的航向旋转矩阵、俯仰旋转矩阵和横滚旋转矩阵；

ψ、φ和θ分别为无人机的航向旋转角度、俯仰旋转角度和横滚旋转角度；

S23、基于内部矩阵和外部矩阵，得到t时刻时，从图像坐标系到地面坐标系的透视变换矩阵，即单应矩阵H_t为：

式中，d为无人机所在的高度。

3.根据权利要求2所述的基于传感器辅助全局运动估计的UAV视频编解码方法，其特征在于，所述步骤S3中的标定图像F_t^*为：

F_t^*＝H_tF_t

式中，F_t为t时刻的图像帧，且图像帧F_t与F_t+1的变换式为：

式中，D为标定图像的整体位移服从线性变换的变换式，且D＝[d_x d_y]′，d_x和d_y分别为t时刻的全局运动矢量；

M为从F_t到F_t+1的运动矢量矩阵。