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研究生:彭建璋
研究生(外文):Chien-Chang Peng
論文名稱:非方塊形狀的位移向量之求取與修飾
論文名稱(外文):Search and Modification of non-block motion vectors for video coding
指導教授:周本生
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:電機工程學系研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:63
中文關鍵詞:分割幾何轉換
外文關鍵詞:optical flowSegementation
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標準MPEG 動態補償的動態向量是16*16 固定大小的方塊,在許多狀態之
下,移動物體並不能以這樣的方塊描述。在本論文中,我們想藉由非方塊的形狀
來搜尋、修飾移動物的位移向量,在動態補償中分為三個階段:移動物體的分割、
修飾動態補償及差值的huffman 編碼。
其中第一個階段是最重要的,分割的主要觀念是基於光流分割及形態濾波器
的修飾,在動態影像的分析中,位移資訊是很重要的,而光流很早就被應用在電
腦視覺領域中求取位移。
於是我們利用光流來計算位移資訊,再利用這位移向量來做影像分割的動作,在
藉由形態運算(opening closing)來進一步改善影像分割,我們修飾動態補償專注於
被分割的移動物,因此需要的編碼資訊為移動物的位移向量,移動物的形狀由預
測來得
實驗已經證實此法的編碼效率低於標準MPEG 32 %,這可能是因為動態補
償後差值的huffman 編碼尚未最佳化所造成。
The motion vector for standard MPEG motion compensation is associated to
fixed blocks of size 16*16. In many situations, the moving objects are not described
by these blocks. In this thesis, we hope to remove this restriction by searching and
modifying the motion vectors for moving objects with non-block shape. There are
three stages in our motion compression: segmentation of the moving object,
modified motion compensation, and Huffman coding for the difference.
The first stage is most important part in our work. The major concepts of our
segmentation are based upon optical flow segmentation and modification by
morphological filtering. Displacement information is important in dynamic image
analysis. The method of optical flow has been well applied to compute the
displacement in the field of computer vision. We apply the method of optical flow to
compute the displacement information and then segment the image by the
displacement vectors. This segmented image is further improved by morphology
operations, opening and closing. Our modified motion compensation is focus on the
segmented moving objects. Therefore, the required coding information for moving
object is only the motion vector associated to the motion objects. The shapes of
motion objects are obtained from prediction.
Experiments have demonstrated that our coding efficiency is inferior to the
standard MPEG by 32 %. This is probably we do not have our optimized Huffman
coding for the difference coding after motion compensation.
第1章 引言...............................................................1
第2章 一般原理回顧—MPEG、幾何轉換.......................................3
第2-1節 MPEG 簡介...................................................3
第2-2節 MPEG-1 的視訊壓縮原理.......................................4
第2-3節 幾何轉換簡介................................................9
第2-4節 幾何轉換原理................................................9
第2-4-1項 空間轉換.............................................9
第2-4-2項 灰階插值............................................11
第3章 分割與型態濾波器之介紹............................................13
第3-1節 簡介.......................................................13
第3-2節 光流之基本定理.............................................13
第3-2-1項 光流的定義..........................................13
第3-2-2項 理論基礎............................................16
第3-2-3項 計算法則............................................19
第3-3節 分割式光流法的基本定理.....................................23
第3-3-1項 重心連合之區域成長..................................24
第3-3-2項 區域參數 -- 即u、v 速度資訊.........................25
第3-4節 型態運算介紹...............................................31
第3-4-1項 基本運算的定義......................................31
第3-4-2項 影像之擴張運算......................................31
第4章 系統實現..........................................................33
第4-1節 簡介.......................................................33
第4-2節 影像分割、決定區域.........................................36
第4-3節 決定幾何轉換參數...........................................41
第5章 實驗結果與分析....................................................43
第5-1節 簡介.......................................................43
第5-2節 編解碼過程.................................................44
第5-3節 結果與分析.................................................48
第6章 結論..............................................................55
參考文獻.................................................................56
圖表 2-1 MPEG 編碼資料之階層構造.................................................................................5
圖表 2-2 MPEG 參考畫面間之關係..................................................................................6
圖表 2-3 P 畫面之位移補償...............................................................................................7
圖表 2-4 B 畫面之位移補償...............................................................................................7
圖表 2-5 半像素示意圖.........................................................................................................8
圖表 2-6 空間轉換示意圖.....................................................................................................9
圖表 2-7 灰階插值之示意圖.....................................................................................12
圖表 3-1 光流- 三維空間實物點運動行程的流線........................................14
圖表 3-2 光流- 因平面間圖素位移而形成的流線........................................15
圖表 3-3 以影像亮點變化率的方程式來限制光流速度值的求得..17
圖表 3-4 光流速度經區域平均後再往限制線投影使誤差最小..........20
圖表 3-5 影像亮度三個偏微量的計算法,每一偏微量的計算法皆由此立方體四個平行
邊差值的平均而得,其中j 代表影像平面的x 方向,i 代表y 方向,而k 代表時間方向
.................................................................................................................................................22
圖表 3-6 以光流速度區域平均時其鄰近點所取得的比重值...............22
圖表 3-7 傳統光流法計算流程.............................................................................23
圖表 3-8 設R1 的重心為M1,R2 的重心為M2,則若..................................................25
圖表 3-9 區域參數種類......................................................................................................26
圖表 3-10 結構函數的幾何意義: ...........................................................................27
圖表 3-11 偏移量幾何示意圖...................................................................................27
圖表 3-12 擴張運算過程圖.................................................................................................32
圖表 3-13 侵蝕運算過程圖.................................................................................................32
圖表 4-1 MPEG 編碼端流程............................................................................................34
圖表 4-2 MPEG 解碼端流程............................................................................................35
圖表 4-3 決定幾何轉換執行區域的流程......................................................................36
圖表 4-4 女生走路水平光流圖........................................................................................37
圖表 4-5 女生走路垂直光流圖........................................................................................37
圖表 4-6 女生走路光流分割圖........................................................................................38
圖表 4-7 女生走路幾何轉換執行區域............................................................................38
圖表 4-8 女生走路水平光流圖......................................................................................39
圖表 4-9 女生講話垂直光流圖......................................................................................39
圖表 4-10 女生講話光流分割圖....................................................................................39
圖表 4-11 女生講話幾何轉換執行區域........................................................................40
圖表 4-12 搜尋幾何轉換前一張點座標..........................................................................41
圖表 4-13 決定搜尋要比較的圖案................................................................................42
圖表 4-14 開搜尋視窗找對應圖案................................................................................42
圖表 5-1 女生走路系列影像編解碼過程..........................................................................45
圖表 5-2 女生講話系列影像編解碼過程......................................................................47
圖表 5-3 女生走路兩種方法來比較均方誤差................................................................48
圖表 5-4 女生走路兩種方法比較每張平均誤差............................................................48
圖表 5-5 女生走路兩種方法比較每張均方根誤差......................................................49
圖表 5-6 女生講話兩種方法來比較均方誤差................................................................49
圖表 5-7 女生講話兩種方法來比較平均誤差................................................................50
圖表 5-8 女生講話兩種方法來比較均方根誤差............................................................50
圖表 5-9 兩套影像的壓縮比率........................................................................................51
圖表 5-10 相同壓縮比率下比較動態補償跟幾何轉換的還原圖..................................52
圖表 5-11 接近壓縮比率下比較動態補償跟幾何轉換的還原圖................................53
圖表 5-12 女生走路利用兩種方法得到還原圖與原圖的誤差....................................54
圖表 5-13 女生講話利用兩種方法得到還原圖與原圖的誤差....................................54
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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