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多视点视频系统中虚拟视点合成算法的研究与实现

作　者: 李放
导　师: 杨士强
学　校: 清华大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 多视点视频 虚拟视点合成 视频对象分割 场景表示
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 443次
引　用: 2次
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内容摘要


多视点视频是近几年视频处理领域研究的热点方向。多视点视频是针对即将出现的交互式多媒体应用提出的,其所涵盖的双目立体视频与多视点视频播放将在未来几年中实用化,它将解决 3D 交互视频的表现、交互、存储和传输等问题。它的主要特点在于能够为用户提供交互选择观看视点的功能。虚拟视点的合成技术是提供交互功能的关键技术。虚拟视点的合成技术用来生成在视点切换过程中平滑过渡的虚拟图像。本文主要对视频内容的分层描述,视频对象的分割技术和虚拟视点图像的合成方法等内容进行了研究,并设计和实现了在大角度会聚拍摄条件的虚拟视点合成算法。论文的主要内容包括:(1)基于多视点视频的虚拟会议场景表示和前景提取与跟踪算法主要工作是建立半沉浸的投影显示设备构造虚拟环境,提出基于水线的视频对象分割算法,实现稳定的虚拟会议静态背景环境下与会者对象实时提取;采用线性视点合成算法,实现了基于位置的多视点视频重构合成。(2)多视点视频系统合成算法的设计与实现主要工作是在多视点视频系统之中合成算法的设计和实现。多视点视频系统中合成算法主要处理两部分内容:前景物体和背景。在合成的过程中采用不同的手段处理前景和背景。对于前景的合成算法主要分为三个步骤:图像特征的提取和跟踪,建立对应视频对象的不完全三维结构,生成中间图像的插值运算。对于背景的处理采用 sprite 的方法生成一幅摄像机系统覆盖场景的全景图。通过前后场景的融合形成虚拟视点图像。(3)多视点视频虚拟视点图像合成方法的改进改进的目的主要包括两个方面:合成图像的质量和合成算法的整体处理速度。合成虚拟图像的质量是最终评判算法的重要因素。我们主要考虑从图像特征跟踪的质量和数量以及图像中视频对象的边缘处理两个方面进行改进。关于算法的处理速度主要从系统级的模块设计,算法级的优化两个方面给出了设计方案。以上改进通过测试序列进行了验证。

全文目录


第1章 引言  9-21
  1.1 研究多视点视频技术的目的和意义  9-10
  1.2 多视点视频研究内容介绍  10-15
    1.2.1 多视点视频系统框架  10-11
    1.2.2 多视点视频采集  11-12
    1.2.3 三维信息处理  12-13
    1.2.4 多视点视频编解码  13
    1.2.5 传输与分发  13-14
    1.2.6 多视点视频表现与交互  14-15
  1.3 多视点视频合成方法的研究现状  15-20
    1.3.1 目前国际上多视点合成工作介绍  15-17
    1.3.2 MPEG 系列标准中多重辅助部件的支持  17-19
    1.3.3 3DAV: MPEG 中VBR 技术的探索  19-20
  1.4 论文组织  20-21
第2章 基于多视点视频的虚拟会议场景表示和运动视频前景提取与跟踪算法  21-43
  2.1 本章引论  21-22
  2.2 虚拟会场构造与显示  22-24
    2.2.1 虚拟会场构造  22-23
    2.2.2 虚拟场景投影显示  23-24
  2.3 与会者视频合成  24-34
    2.3.1 视频替身模型  24-25
    2.3.2 基于水线分割的视频对象提取与跟踪算法  25-26
    2.3.3 初始轮廓分割  26-27
    2.3.4 水线分割  27
    2.3.5 基于滑窗的快速算法  27-34
  2.4 基于空间位置的多视点视频替身合成  34-35
  2.5 原型与实验  35-36
  2.6 多视点运动视频中的前景提取算法  36-41
    2.6.1 结合相邻帧运动向量的视频图像的特征提取和跟踪  37-40
    2.6.2 结合提取并跟踪特征点的视频图像分割  40
    2.6.3 相邻摄像机之间对应帧的分割对象跟踪  40-41
  本章小节  41-43
第3章 多视点视频系统合成算法的设计与实现  43-59
  3.1 本章引论  43-45
  3.2 多视点视频系统简单介绍  45-46
  3.3 多视点视频系统虚拟视点合成算法  46-53
    3.3.1 对应特征点分析  47-49
    3.3.2 建立不完全三维几何结构  49-52
    3.3.3 通过插值运算得到虚拟视点的图像  52-53
  3.4 多视点视频背景全景图的生成  53-55
  3.5 实验结果  55-59
第4章 多视点视频虚拟视点图像合成方法的进一步改进  59-69
  4.1 本章引论  59
  4.2 图像遮挡问题讨论  59-64
    4.2.1 遮挡问题的产生  59-60
    4.2.2 多视点视频中的遮挡问题  60-61
    4.2.3 多视点视频中遮挡问题的处理  61-64
  4.3 多视点视频合成模块速度提高的改进  64-67
    4.3.1 系统整体设计上的改进  64-65
    4.3.2 虚拟视点合成模块中的算法级改进  65-67
  本章小节  67-69
第5章 结束语  69-71
参考文献  71-76
致谢  76-77
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  77

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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