[发明专利]基于光场子孔径图像相对位置关系的快速运动搜索方法

说明书

本发明公开了一种基于光场子孔径图像相对位置关系的快速运动搜索方法，包括：将光场图像转换为子孔径图像序列，并按照一定的顺序将子孔径图像序列转换为视频序列；利用视频压缩的方法对视频序列进行编码，在编码过程的运动搜索环节中，利用当前帧与参考帧的在子孔径图像序列中的位置关系，来确定运动矢量搜索方向，从而获得最佳搜索起始点，并结合最佳搜索起始点在其邻域的若干点中进行亚像素搜索。采用本发明公开的方案加快了运动搜索过程，并降低了编码的复杂度。

技术领域

本发明涉及光场图像压缩技术领域，尤其涉及一种基于光场子孔径图像相对位置关系的快速运动搜索方法。

背景技术

光场是用来描述通过空间中每一个点和每一个方向的光的量的一个函数。离散化的光场可以用四维参数表示，包含了光在空间中的位置和方向信息。目前，获取光场信息的手段颇多，有基于相机阵列[1]和基于微透镜阵列[2]的诸多采样方法。本发明专利讨论的光场图像是基于微透镜阵列的Lytro Illum光场相机[3]拍摄得到的。

光场图像记录了四维光场信息，而非传统相机记录的二维光强信息。如果我们将光场图像转换为子孔径图像(subaperture image)，那么各个子孔径图像之间仅仅是存在微小的视角变换而已，它们的信息冗余非常大。传统的图像压缩标准如JPEG等已不适合光场图像的压缩，我们需要根据光场图像的特性开发针对光场图像数据的高效压缩方法。

目前的视频压缩的方法中，为了提高压缩效率，一般要对编码块进行运动补偿，从而消除时(空)域冗余信息。在基于块运动补偿的视频编码框架中，运动搜索是极其重要的环节之一，同时也是复杂度最高的部分。H.265/HEVC的官方测试编码器给出了两种搜索算法：全搜索算法、TZSearch[4]算法。但是，这两种算法的复杂度仍然非常大，特别是前者，虽然性能略有增加，但是运动搜索时间为TZSearch的5倍。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光场子孔径图像相对位置关系的快速运动搜索方法，加快了运动搜索过程，并降低了编码的复杂度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于光场子孔径图像相对位置关系的快速运动搜索方法，包括：

将光场图像转换为子孔径图像序列，并按照一定的顺序将子孔径图像序列转换为视频序列；

利用视频压缩的方法对视频序列进行编码，在编码过程的运动搜索环节中，利用当前帧与参考帧的在子孔径图像序列中的位置关系，来确定运动矢量搜索方向，从而获得最佳搜索起始点，并结合最佳搜索起始点在其邻域的若干点中进行亚像素搜索。

所述按照一定的顺序将子孔径图像序列转换为视频序列包括：

将子孔径图像序列的不规则区域使用横向zigzag扫描方式，在规则区域使用U形扫描方式，从而获得相应的视频序列。

所述利用当前帧与参考帧的在子孔径图像序列中的位置关系，来确定运动矢量搜索方向，从而获得最佳搜索起始点，并结合最佳搜索起始点在其邻域的若干点中进行亚像素搜索包括：

从视频序列的当前帧中的预测单元PU的左、上、右上PU的运动矢量MV，三者中值MV以及零运动矢量zero MV中选取匹配误差最小的像素点作为搜索起始点，并确定搜索步长N；

计算当前帧以及参考帧在子孔径图像序列中的坐标，确定参考帧相对于当前帧的位置，从而确定运动矢量搜索方向；

按照运动矢量搜索方向，取与搜索起始点相邻的像素点，并进行匹配误差比较；若搜索起始点的匹配误差最小，则运动矢量搜索结束，最佳搜索起始点即为所述搜索起始点；否则，将搜索到的匹配误差最小的像素点作为新的搜索起始点，搜索步长加1，并重复搜索上述运动矢量搜索过程；运动矢量搜索的终止条件为新的搜索起始点的匹配误差小于其运动矢量搜索方向中所有相邻像素点的匹配误差，或者达到设定的搜索步长N；