基于三維模型的圖像集壓縮編碼.pdf

1、隨著當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下云計(jì)算和云存儲的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)云端存在的大量圖像數(shù)據(jù)給業(yè)界帶來了巨大的存儲壓力。與此同時(shí)，這些數(shù)據(jù)中包含大量的相似圖像。它們通常在云端以圖像集的形式組織和存儲，集合內(nèi)的圖像包含同一個(gè)場景對象，具有較強(qiáng)的相關(guān)性和一定的差異性?，F(xiàn)有的圖像集壓縮方法普遍采用的二維幾何變換模型不夠準(zhǔn)確，難以有效壓縮差異性較大的網(wǎng)絡(luò)圖像集;類比成視頻序列進(jìn)行預(yù)測編碼，復(fù)雜度較高。因此，為了更加有效的去除相似圖像間的冗余，本文提出了一種全新的基

2、于三維模型的圖像集壓縮編碼方案。
　　根據(jù)Wyner提出的共性信息理論，該方案首先采用三維點(diǎn)云來表示圖像集內(nèi)所有圖像的共性信息，隨后參考共性信息來編碼每張圖像。更具體的，該方案首先采用Photo Tourism系統(tǒng)重建出圖像集的三維點(diǎn)云，即場景對象的幾何信息，同時(shí)估計(jì)出圖像的攝像機(jī)參數(shù)。隨后，采用基于上下文學(xué)習(xí)的方法，從圖像集中選擇一定數(shù)量的代表性圖像，使用HEVC intra獨(dú)立編碼。最后，本文設(shè)計(jì)了一種基于三維模型的圖像間預(yù)測

3、方法，編碼非代表性圖像:從代表性圖像中選擇一張最為相似的圖像;通過三維模型將其依次進(jìn)行匹配像素點(diǎn)對、二維-三維-二維圖像映射、光照補(bǔ)償?shù)倪^程，生成當(dāng)前圖像的預(yù)測;采用HEVC inter模式，參考生成的預(yù)測圖像，對當(dāng)前圖像再進(jìn)行一次局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償下的預(yù)測編碼。
　　該系統(tǒng)在三個(gè)公開數(shù)據(jù)集RockBoat、Herzjesu、Notre Dame上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并與JPEG、HEVC intra以及最新的圖像集壓縮編碼方法進(jìn)行對比，展現(xiàn)出了

4、較為明顯的性能提升。個(gè)人照片集RockBoat和Herzjesu比HEVC intra提高約10％，編碼效率是JPEG的3倍;數(shù)據(jù)集Herzjesu在考慮三維模型存儲開銷的情況下，本文的方法比當(dāng)前最優(yōu)的方法提升了0.3％;對于差異性較大的網(wǎng)絡(luò)圖像數(shù)據(jù)集Notre Dame，現(xiàn)有方法受限于分辨率無法直接編碼，而本文的方法與HEVC intra相比碼率減少了1.8％。與此同時(shí)，分別針對代表性圖像選擇、基于三維模型的預(yù)測方法等模塊的實(shí)驗(yàn)充分驗(yàn)

5、證了各個(gè)模塊的重要作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，代表性圖像選擇模塊具有顯著的作用;當(dāng)小數(shù)據(jù)集選擇3到5張代表性圖像、大數(shù)據(jù)集選擇圖像集圖像總數(shù)量的5％-10％時(shí)，圖像集總體編碼效率接近最優(yōu)。此外NotreDame數(shù)據(jù)集上的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)云端存在高質(zhì)量參考時(shí)，基于三維模型的預(yù)測方法性能優(yōu)異，單張圖像相比HEVC intra的碼率減少最高可達(dá)到75.1％，圖像中場景對象（建筑物）區(qū)域的主觀質(zhì)量也得到明顯提升。
　　綜上所述，我們提出的基于三維模型