[发明专利]一种全景视频双环带采样方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码技术，特别是涉及一种全景视频双环带采样方法及装置。

背景技术

全景视频是指空间中一个观察点四周所有的场景，由这个观察点所能接收到的所有光线构成。全景视频可以抽象成一个以观察点为中心的球面。

在用计算机处理全景视频的时候，不可避免地要对全景视频进行离散化空间采样。在对全景视频进行离散化空间采样的时候，需要保证一定的空间采样密度，以达到所需的清晰度。同时，又要考虑到计算机的存储器不适合存储球面结构的数据，需要以某种方式把采样点排列到平面上。

现有的球面采样方法，通常将球面采样过程分为三步：第一步，映射，把球面映射为平面上的一个区域；第二步，平面采样，以映射后的平面区域为基础设计采样点的分布方式；第三步，排列，把采样点排列为一个矩形。

在第一步映射的过程中，经常不是等面积映射，而且球面的不同区域在映射前后面积的比例也是不同的。第二步平面采样的过程中，经常是把采样点设计成在映射后的平面区域中均匀分布。第一步和第二步结合起来，就会造成采样点在球面上的分布不均匀。理论上，球面赤道附近的采样点数应该比两极附近采样点数多。第三步在排列时，往往不能做到内容的完整相邻，给视频编码压缩带来不利。

目前，有三种常用的球面采样方法：经纬图采样，六面体采样以及棱锥采样。

经纬图采样如图1所示，球面上任意一个点可以用所处的经度θ和纬度描述，θ∈[0,2π)，于是可以将球面映射到坐标系下一个宽高比为2:1的矩形。对这个矩形进行均匀采样。经纬图采样方法虽然具有完整相邻性，但在球面的两极附近采样密度过高，会产生很大的冗余。

六面体采样如图2所示，首先将球面映射为其外切正六面体的六个面，从而得到六个平面正方形，再对六个平面正方形进行均匀采样，最终用某种方式把六个正方形拼成一个矩形。六面体采样的采样点在球面上的分布也是不均匀的，依然存在较大的冗余，并且矩形的内容也不具有完整相邻性。

棱锥采样如图3所示，首先将球面映射为一个外切正四棱锥，再将该正四棱锥的每个侧面(等腰三角形)沿底边垂线的方向进行压缩，直到顶角变成直角。这样底面和四个经过二次映射的侧面正好可以拼成一个正方形。最后对这个正方形进行均匀采样。棱锥采样的采样点在球面上的分布也是不均匀的，矩形的内容也不具有完整相邻性。其不均匀程度介于经纬图采样和六面体采样之间，冗余程度也介于经纬图采样和六面体采样之间。

综上所述，已有的全景视频采样方法的主要缺点是存在较大的采样结构冗余。采样点在球面上不均匀分布，不仅会带来采样冗余，还给视频质量评价带来不便，因为最终的采样点对应的球面面积是不同的，因此每个采样点的失真对视频质量的影响也是不同的，在计算全景视频经过某种处理，例如压缩解压缩后的质量损失时，必须考虑到每个采样点的重要性是不同的。另一方面，已有的全景视频采样方法对全景视频内容的兼容性不够完善，棱锥采样只支持有主视点的全景视频应用，而在某些应用场景中，并不需要存储完整的球面视频，可以只保留一个360度的环带或者半个球面，已有的全景视频采样方法难以通过简单的操作实现对不完整球面的采样。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种全景视频双环带采样方法及装置，其可以降低采样结构冗余，使得在达到相同的空间清晰度的条件下，采样点数少，采样后的数据量小。同时，本发明便于保留相邻关系，可以有效提高后续预测编码的压缩效率。而且，本发明支持不完整球面视频的采样，便于对不同全景视频应用的支持。

为达上述及其它目的，本发明提出一种全景视频双环带采样方法，包括如下步骤：

步骤一，利用北纬W度线、南纬W度线将球面分成1个环形曲面和2个球冠；

步骤二，通过球面上的若干点作2个圆，与分割球面得到六部分；

步骤三，利用东经90度经线和西经90度经线构成的圆，将球面上未标记的剩余部分进行分割，得到八个部分，至此，将球面分割成了14块；

步骤四，计算步骤二与步骤三得到的球面上的每一个区域内的光线值，通过插值方法得到该区域内各个采样点的采样值。