数字视频处理第7章三维视频处理PPT课件
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数字视频处理课件
这种信号不仅其亮度和色度都具有较宽的 带宽，而且由于亮度和色度分开传输，可 以减少其互相干扰
与复合视频信号相比，S-Video可以更好 地重现色彩
S-Video
S-Video信号使用单独的两条信号电缆线， 一条用于亮度信号，另一条用于色度信号， 这两个信号称为Y/C信号
S-Video使用4针连接器
对所有的制式，每一扫描行的有效样本数 均为720个
有效采样样本
采样格式
两种采样方法： ➢ 一种是使用相同的采样频率对图像的亮度
信号和色度信号进行采样 ➢ 另一种是对亮度信号和色度信号分别采用
不同的采样频率进行采样 如果对色度信号使用的采样频率比对亮度
信号使用的采样频率低，这种采样就称为 子采样(Subsampling)
S-Video
分量视频信号
分量视频信号(component video signal)是指 每个分量（Y、U、V或Y、Cb、Cr）作为 独立的视频信号
使用分量视频信号是表示彩色的最好方法， 但需要比较宽的带宽和同步信号
分量信号实际上也是亮色分离的信号，与 S-Video不同的是两个色度信号不用分离
子采样格式
4:2:2 这种子采样格式是指在每条扫描线 上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、2 个Cr色度样本和2个Cb色度样本，平均每 个像素用2个样本表示
子采样格式
4:1:1 这种子采样格式是指在每条扫描线 上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、1 个Cr色度样本和1个Cb色度样本，平均每 个像素用1.5个样本表示
625行/帧，25帧/秒 每帧有575行有图像显示
电视制式兼容性
NTSC制和PAL制是互不兼容的电视制式 NTSC制和PAL制都是彩色和黑白兼容的
与复合视频信号相比，S-Video可以更好 地重现色彩
S-Video
S-Video信号使用单独的两条信号电缆线， 一条用于亮度信号，另一条用于色度信号， 这两个信号称为Y/C信号
S-Video使用4针连接器
对所有的制式，每一扫描行的有效样本数 均为720个
有效采样样本
采样格式
两种采样方法： ➢ 一种是使用相同的采样频率对图像的亮度
信号和色度信号进行采样 ➢ 另一种是对亮度信号和色度信号分别采用
不同的采样频率进行采样 如果对色度信号使用的采样频率比对亮度
信号使用的采样频率低，这种采样就称为 子采样(Subsampling)
S-Video
分量视频信号
分量视频信号(component video signal)是指 每个分量（Y、U、V或Y、Cb、Cr）作为 独立的视频信号
使用分量视频信号是表示彩色的最好方法， 但需要比较宽的带宽和同步信号
分量信号实际上也是亮色分离的信号，与 S-Video不同的是两个色度信号不用分离
子采样格式
4:2:2 这种子采样格式是指在每条扫描线 上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、2 个Cr色度样本和2个Cb色度样本，平均每 个像素用2个样本表示
子采样格式
4:1:1 这种子采样格式是指在每条扫描线 上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、1 个Cr色度样本和1个Cb色度样本，平均每 个像素用1.5个样本表示
625行/帧，25帧/秒 每帧有575行有图像显示
电视制式兼容性
NTSC制和PAL制是互不兼容的电视制式 NTSC制和PAL制都是彩色和黑白兼容的
数字视频设计与制作技术(第三版)配套课件
• 其文件扩展名包括.mpg、.mpe、.mpeg、.m2v及DVD光盘上的 .vob等。
1.3.3 常见数字视频格式
• （3）MPEG-4能够保存接近于DVD画质的小体积视频文件。这种 文件格式还包括了以前MPEG压缩标准所不具备的比特率的可伸缩 性、动画精灵、交互性甚至版权保护等一些特殊功能。这种数字视 频格式的文件扩展名包括.asf、mov和DivX AVI等。
• 2. EFP方式 EFP，即电子现场制作（Electronic Field Production）。EFP也是电视技术迅速发展的产物，它应当是对 一整套适用于“野外”或“演播室外”节目制作的电视设备的统 称。
电视转播车
电视转播车内部设备
1.1.3 电视节目制作的方式
• 3. ESP方式 • ESP，亦即“电视演播室制作”（Electronic Studio Production
数字视频设计与制作技术 （第三版）配套课件 （710页）
基础篇
第1章 数字视频制作基础 第2章 视听语言的视觉构成 第3章 视听语言的听觉构成 第4章 视听语言的语法
编导篇
第5章 数字视频作品的设计与策划 第6章 导演工作
摄像篇
第7章 数字视频作品的画面拍摄 第8章 数字视频作品的声音录制
编辑篇
1. 格式工厂
格式工厂
2. MediaCoder
• MediaCoder是一个免费的通用影音转码工具，如图1-8所示。它 将众多来自开源社区的优秀音频视频编解码器和工具进行整合，让 用户可以自由地转换音频和视频文件，可满足各种场合下的转码需 求。它具有极为丰富的可调转码参数，使用多线程设计，单个任务 即可利用多核处理器能力，而且多任务并行处理时，最大化多处理 器利用率。另外，其良好的可扩展的程序架构，可快速适应新的需 求，不断增加新的格式的支持。
1.3.3 常见数字视频格式
• （3）MPEG-4能够保存接近于DVD画质的小体积视频文件。这种 文件格式还包括了以前MPEG压缩标准所不具备的比特率的可伸缩 性、动画精灵、交互性甚至版权保护等一些特殊功能。这种数字视 频格式的文件扩展名包括.asf、mov和DivX AVI等。
• 2. EFP方式 EFP，即电子现场制作（Electronic Field Production）。EFP也是电视技术迅速发展的产物，它应当是对 一整套适用于“野外”或“演播室外”节目制作的电视设备的统 称。
电视转播车
电视转播车内部设备
1.1.3 电视节目制作的方式
• 3. ESP方式 • ESP，亦即“电视演播室制作”（Electronic Studio Production
数字视频设计与制作技术 （第三版）配套课件 （710页）
基础篇
第1章 数字视频制作基础 第2章 视听语言的视觉构成 第3章 视听语言的听觉构成 第4章 视听语言的语法
编导篇
第5章 数字视频作品的设计与策划 第6章 导演工作
摄像篇
第7章 数字视频作品的画面拍摄 第8章 数字视频作品的声音录制
编辑篇
1. 格式工厂
格式工厂
2. MediaCoder
• MediaCoder是一个免费的通用影音转码工具，如图1-8所示。它 将众多来自开源社区的优秀音频视频编解码器和工具进行整合，让 用户可以自由地转换音频和视频文件，可满足各种场合下的转码需 求。它具有极为丰富的可调转码参数，使用多线程设计，单个任务 即可利用多核处理器能力，而且多任务并行处理时，最大化多处理 器利用率。另外，其良好的可扩展的程序架构，可快速适应新的需 求，不断增加新的格式的支持。
《数字视频处理》课件
《数字视频处理》PPT课 件
数字视频处理是指对数字视频进行各种处理和操作的技术和方法。本课件将 介绍数字视频处理的基础知识、技术、实践以及未来展望。
数字视频处理介绍
1 什么是数字视频处理？
数字视频处理是指对数字视频进行各种处理和操作的技术和方法。
2 应用领域
数字视频处理广泛应用于电影、电视、广告、游戏等领域。
3 数字视频处理基础知识
了解视频编码、像素处理、颜色空间转换等基础知识。
数字视频处理技术
数字视频压缩
学习如何压缩视频文件大小，减少存储空间和传输 带宽。
视频编解码技术
了解各种视频编解码算法，以及它们对视频质量、 压缩率的影响。
视频增强技术
学习如何提高视频质量、增强图像细节和对比度。
视频分析技术
探索如何从视频中提取出有用的信息，如运动检测 和目标识别。
数字视频处理实践
1
数字视频处理软件介绍
2
了解常用的数字视频处理软件
数字视频处理项目实战
参与实际项目，锻炼数字视频处理技能， 解决实际问题。
数字视频处理流程示例
从采集、编辑、特效到输出，学习数字 视频处理的完整流程。
数字视频处理未来展望
1 数字视频处理发展趋势
探索未来数字视频处理的发展方向和趋势，如人工智能和虚拟现实。
2 数字视频处理技术创新
了解最新的数字视频处理技术，如高效的编码算法和实时图像增强。
3 数字视频处理应用前景
展望数字视频处理在娱乐、教育和医疗等领域的广阔应用前景。
结束语
数字视频处理对生活的 影响
数字视频处理改变了我们的 娱乐方式，提供了更丰富、 更精彩的视觉体验。
数字视频处理的未来意 义
数字视频处理是指对数字视频进行各种处理和操作的技术和方法。本课件将 介绍数字视频处理的基础知识、技术、实践以及未来展望。
数字视频处理介绍
1 什么是数字视频处理？
数字视频处理是指对数字视频进行各种处理和操作的技术和方法。
2 应用领域
数字视频处理广泛应用于电影、电视、广告、游戏等领域。
3 数字视频处理基础知识
了解视频编码、像素处理、颜色空间转换等基础知识。
数字视频处理技术
数字视频压缩
学习如何压缩视频文件大小，减少存储空间和传输 带宽。
视频编解码技术
了解各种视频编解码算法，以及它们对视频质量、 压缩率的影响。
视频增强技术
学习如何提高视频质量、增强图像细节和对比度。
视频分析技术
探索如何从视频中提取出有用的信息，如运动检测 和目标识别。
数字视频处理实践
1
数字视频处理软件介绍
2
了解常用的数字视频处理软件
数字视频处理项目实战
参与实际项目，锻炼数字视频处理技能， 解决实际问题。
数字视频处理流程示例
从采集、编辑、特效到输出，学习数字 视频处理的完整流程。
数字视频处理未来展望
1 数字视频处理发展趋势
探索未来数字视频处理的发展方向和趋势，如人工智能和虚拟现实。
2 数字视频处理技术创新
了解最新的数字视频处理技术，如高效的编码算法和实时图像增强。
3 数字视频处理应用前景
展望数字视频处理在娱乐、教育和医疗等领域的广阔应用前景。
结束语
数字视频处理对生活的 影响
数字视频处理改变了我们的 娱乐方式，提供了更丰富、 更精彩的视觉体验。
数字视频处理的未来意 义
第07讲 视频处理技术Ilgl
3.4.1 视频信号的获取
在电视接收机中，通过显示器进行光电转换，产生 为人眼所接受的模拟信号的光图像。 模拟电视系统通常用光栅扫描方式。光栅扫描是指 在一定的时间间隔内电子束以从左到右、从上到下 的方式扫描感光表面。若时间间隔为一帧图像的时 间，则获得的是一场图像；在电视系统中，两场图 像为一帧。扫描方式常有逐行扫描和隔行扫描。 (1) 逐行扫描 逐行扫描如图3.10所示。在图（a）中，实线为行扫 描正程，电子束从左到右扫描过的轨迹；虚线是行 扫描逆程，电子束从右到左扫过的轨迹。行扫描周 期为电子束从左到右扫描完一行正程所需的时间加 上从右返到左所需的轨迹。
数字视频图像的采样过程
视频场景
空间采样点阵
时间采样
与模拟视频相比，数字视频有许多优点： （1）适合于网络应用 在网络环境中，视频信息可以很方便地实现资源的共 享 和可以长距离传输，而模拟信号在传输过程中会有 信号损失 。 （2）再现性好 数字视频可以不失真地进行无限次拷贝，抗干扰能力 强，模拟信号由于是连续变化的复制容易失真。 （3）便于计算机编辑处理 模拟信号只能简单调整亮度、对比度和颤色，而数字 视频信号可以传送到计算机内进行存储、处理，很容 易进行创造性地编辑与合成，并进行动态交互。
5.3.1 H.261
H.261的编码框图如图5.6所示，其中有两个模式选择开关用来选择编码模式 ，编码模式包括帧内编码和帧间编码两种，若两个开关均选择上方，则为帧 内编码模式；若两个开关均选择下方，则为帧间编码模式。
5.3.1 H.261
• H.261是国际电信联盟 -电信标准部门 ITU-T针对视 频电话、视频会议等要求实时编解码和低时延应用提 出的第一个视频编解码标准，于1990年12月发布。 H.261标准H.261 标准只定义了 QCIF 和 CIF 格式， 将CIF和QCIF格式的数据结构每帧划分为4个层次： 图像层(P)、块组层(GOB)、宏块层(MB)和块层(B)。
《数字视频编辑软》课件
二、视频编辑软件的分类
常见的视频编辑软件
介绍目前市场上常用的视频编辑软件，如Adobe Premiere、Final Cut Pro等。
主流和非主流视频们 的特点与适用场景。
三、数字视频编辑软件的特点
1 能够处理不同格式的视频
介绍数字视频编辑软件的多格式支持及其重要性。
商业视频制作
介绍数字视频编辑软件在商业广告、企业宣传片等领域的应用。
在线视频教学
探讨数字视频编辑软件在在线教育领域的应用和机会。
六、总结
数字视频编辑软件的发展前景
展望数字视频编辑软件的未来发展，探讨新技术和趋势。
个人使用和商业使用的选择建议
为个人和商业用户提供选择数字视频编辑软件的指导和建议。
学习视频编辑的重要性
强调学习视频编辑的益处，以及它对个人和职业发展的重要性。
2 提供丰富的特效和转场效果
探索数字视频编辑软件所提供的丰富特效和转场效果，并展示其使用实例。
3 可以进行剪辑、合成和输出等操作
详细说明数字视频编辑软件的剪辑、合成和输出功能，以及如何使用这些功能完成视频 制作。
四、数字视频编辑软件的具体操作
1
视频导入和素材管理
学习如何导入视频素材，对素材进行管
剪辑和合成视频
《数字视频编辑软》PPT 课件
数字视频编辑软件是当今数字化世界中不可或缺的工具。本课件将为您介绍 数字视频编辑软件的基本概念、特点以及具体操作，并提供应用实例和发展 前景。
一、引言
本课程简介
对《数字视频编辑软》进行全面介绍，帮助您 快速上手。
数字视频编辑软件的基本概念
了解数字视频编辑软件是什么，以及它在数字 视频制作中的重要性。
2
精品文档-数字视频处理及应用(张晓燕)-第7章
25
2. 窄带综合业务数字网 窄带综合业务数字网(N-ISDN)是以电路交换为基础的网 络，因此具有延时低且固定的特点。它的用户接入速率有两 种：基本速率144 kb/s(2B+D)和基群速率2.048 kb/s(30B+D)。 由于ISDN实现了端到端的数字连接，从而可以支持包括话音、 数据、图像等各种多媒体业务，能够满足不同用户的要求。 通过多点控制单元建立多点连接，在N-ISDN上开放中等质量 或较高质量的可视电话会议和电视会议已经是相当成熟的技 术。
1
第7章 视 频 传 输
7.1 视频传输的服务质量 7.2 现有网络对视频通信的支持 7.3 视频通信用户接入 7.4 传输协议 7.5 视频传输中的差错控制
7.6 本章小结
2
7.1 视频传输的服务质量 服务质量(Quality of Service，QoS)是一种抽象概念， 用于说明网络服务的“好坏”程度。由于不同的应用对网络 性能的要求不同，对网络所提供的服务质量期望值也不同。 这种期望值可以用一种统一的QoS概念来描述。 从支持QoS的角度，视频通信系统必须提供QoS参数定义 和相应的管理机制。用户能够根据应用需要使用QoS参数定义 其QoS需求，网络系统要根据系统可用资源(如CPU、缓冲区、 I/O带宽以及网络带宽等)容量来确定是否能够满足应用的QoS 需求。经过双方协商最终达成一致的QoS参数值应该在数据传 输过程中得到基本保证，或者在不能履行所承诺的QoS需求时 应能提供必要的指示信息。
QoS的管理分为静态和动态两大类。静态资源管理负责处 理流建立和端到端QoS再协商过程，即QoS提供机制。动态资 源管理处理媒体传递过程，即QoS控制和管理机制。
12
1. QoS提供机制 QoS提供机制包括以下内容： 1) QoS映射 QoS映射完成不同级(如操作系统、传输层和网络)的QoS 表示之间的自动转换，即通过映射，各层都将获得适合于本 层使用的QoS参数，如将应用层的帧率映射成网络层的比特率 等，供协商和再协商之用，以便各层次进行相应的配置和管 理。
第7章 数字视频技术
7.1.2 动画的分类与实现
• 动画实现技术概括起来有以下几种：
– 1）帧动画，也称全屏动画或页动画。事先建立并存储许多全屏画 面，播放时将这些帧画面按适当的顺序和速度拷贝到屏幕上，以产生 动画效果。这是产生各种动画的基本方法。
– 2）位块动画，也称为块图形动画。它仅对屏幕的一小块进行操作， 特点是速度快。
7.2 模拟视频与数字视频
• 模拟视频基于模拟技术以及图像的广播与显示所确定的国 际标准。模拟视频图像具有成本低和还原度好等优点，因 此在电视上看到风景录像，往往具有身临其境的感觉。但 它的最大缺点是不论被记录的图像多么清晰，经过长时间 的存放之后，视频质量将大大降低；或者经过多次复制之 后，图像的失真就会很明显。而数字视频可以弥补这些缺 陷，它不仅可以无失真地进行无限次复制，而且还可以对 视频进行创造性的编辑，如特技效果等。
7.3 视频信息的处理
• 视频技术包括视频信号数字化和视频编码两个方面。与音 频数字化一样，视频数字化的目的是将模拟视频信号经模 数转换和彩色空间变换等过程，转换成计算机可以显示和 处理的数字信号；视频编码是将数字化视频信号经过编码 成为电视信号，从而可以录制到录像带上或在电视上播放。 尽管发展的历史不长，但视频技术的应用如今己经非常广 泛，对不同的应用环境可以采用不同的技术，视频编码技 术己经基本成熟。 • 在多媒体系统中，对视频信号的处理大致分为三个过程： 视频信息的采集、编辑和应用。
7.3.1 视频信息的采集
• 在多媒体计算机中，视频信号的捕获主要借助于视频采集 卡（video capture board）进行，它将模拟视频信号转换成 数字视频信号，同时对转换后的数字视频信息进行压缩处 理，并将压缩后的数据保存在内存中或直接存储到磁盘中， 以便进一步对其进行处理与应用。视频采集卡的工作方式 可以是连续帧采集形成视频文件，也可以是单帧采集以静 止图像的形式保存。同时为了提高系统的利用率，一般在 采集卡上设计有视频信息的压缩存储电路，目的是实现对 视频信息的压缩处理，这关系到视频文件在计算机中所占 用的存储空间，以及播放时所需的解压时间，从 模拟视频与数字视频
Video Demystified(视讯解码)第四版 第7章
数字视频处理除了要编解码MPEG，NTSC/PAL和其它类型的视频，一个典型系统通常需要很多额外的视频处理。
因为很多消费类显示器，大部分电脑显示器都是逐行（非隔行）的，隔行视频必须先转换成逐行的（“去隔行”）。
逐行视频必须先转换成隔行的才能驱动传统的模拟VCR 或TV，需要进行非隔行到隔行转换。
很多电脑显示器垂直方向上的刷新频率大约为75Hz，而消费类视频垂直方向上的刷新频率为25或29.97（30/1.001）帧每秒。
对于DVD和DTV，源素材可能仅仅是24帧每秒。
所以必须进行一定形式的帧频转换。
另外一个比较重要的问题是视频缩放（video scaling）。
SDTV和HDTV支持多种分辨力，然而显示器只有一个，分辨力也就固定了。
透明度混合（alpha mixing）和色度键控（chroma keying）用来混合多种视频信号或在视频内加入电脑生成的文字和图像。
透明度混合保证了源-源之间的平滑过渡，允许文字子像素定位，并且限制源传送带宽以简化最终的复合视频信号编码。
因为不存在理想的信源，即便是数字信源也不是理想的，所以经常需要用户可调的亮度，对比度，饱和度和色度。
舍入考虑当两个8比特数值相乘，我们可以得出一个16比特的结果。
在一些情况下，出于硬件实现成本上的考虑，得出的结果必须舍入到低精度数值（例如，16比特到8比特或32比特到16比特）。
有几种不同的舍入技术：截尾（truncation)，传统舍入，误差反馈舍入和动态舍入。
截尾在每个处理过程中，截尾会丢弃任何的小数部分数据。
因此，仅仅经过很少的操作就会产生很大的误差。
这可能在同种颜色区域内产生轮廓。
传统舍入（四舍五入）传统舍入使用小数数据比特来判断是上舍入还是下舍入。
如果小数大于等于0.5，则执行上舍入，结果是正数更正，负数更负。
如果小数小于0.5，则执行下舍入，结果正数正得小点，负数也负得小点。
这通过存储余数然后将该余数加入下一个视频采样点来实现。
《数字视频基础》课件
数字视频的应用
广告和宣传
数字视频广告可以更好地吸引 受众的视线，并且可以非常灵 活地进行投放和更改。
教育和培训
数字视频可以帮助教师更好地 展示知识点，学生可以通过视 频进行自学和巩固。
影视制作
数字视频技术已经成为影视制 作的主流工具，可以大大提高 后期处理效率。
总结
1
未来发展趋势
数字视频技术将继续优化，其中包括
意义
2
更好的压缩算法和更快的传输速度等。
数字视频已经深刻地改变了我们的生
活和工作，它使得信息传递更加方便
高效。
3
挑战和机遇
数字视频技术的发展还面临着许多挑 战，如视频质量、安全性和规范性等 问题，但这也带来了巨大的机遇。
2 采集设备
视频采集设备有摄像机、采集卡、网络摄像头等，不同设备适用于不同场景。
3 视频处理技术
视频处理技术包括去噪、增强、稳定等技术，能够提高视频的质量和美观度。
数字视频的传输
1
传输协议
2
数字视频传输协议有RTP、RTSP、
RTMP等，不同协议适用于不同场景。
3
基本原理
数字视频的传输是将数字信号通过网 络传输到目标设备的过程，需要考虑 信号质量和实时性等因素。
数字视频基础课件
数字视频已经成为我们日常生活中的重要组成部分。
介绍数字视频
定义
数字视频是指由数字方式记录、处理、存储和传输的视频信号。
优点
数字视频具有良好的压缩性能和高保真度，同时还可以方便地进行编辑和传输。
应用领域
数字视频广泛应用于电视、影视、广告、教育、医疗等各个领域。
数字视频的格式
编解码器
传输效率
数字视频处理课件
基于内容的编码
于是产生了基于内容的编码技术。这时先 把视频帧分成对应于不同物体的区域，然 后对其编码
即对不同物体的形状、运动和纹理进行编 码。在最简单情况下，利用二维轮廓描述 物体的形状；利用运动矢量描述其运动状 态；而纹理则用颜色的波形进行描述
视频冗余的压缩手段
空间冗余：帧内编码
时间冗余：帧间编码
第三章 视频压缩编码基本原理
3.1 视频压缩编码概述
3.2 预测编码
3.2.1 预测编码的基本概念
预测法是最简单和实用的视频压缩编码方 法，这时压缩编码后传输的并不是像素本 身的取样幅值，而是该取样的预测值和实 际值之差
为什么取像素预测值与实际值之差作为传 输的信号？
3.2.2 帧内预测编码
同一帧图像中相邻的像素之间具有很强的 相关性
知识冗余
有许多图像的理解与图像所表现内容的基 础知识(先验或背景知识)有相当大的相关 性，从这种知识出发可以归纳出图像的某 种规律性变化，这类冗余称为知识冗余。 知识冗余的一个典型例子是对人像的理解， 比如，鼻子上方有眼睛，鼻子又在嘴的上 方等
结构冗余
视觉冗余：变换编码、量化
信息熵冗余：熵编码
3.1.6 视频质量
对压缩后的视频质量估计是一件困难的工 作 大体上，可分为主观视频质量评定和客观 视频质量评定两种估计方法
主观质量
由于个人的视觉系统（HVS）不尽相同， 对视频内容的熟悉程度也不一样 为了减少主观随意性，在对视频进行主观 评定前，选若干名专家和“非专家”作为 评分委员，共同利用五项或七项评分法对 同一种视频进行质量评定
3.1.5 视频压缩编码技术概述
从上世纪80年代开始逐渐形成了混合视频 编码(Hybrid video coding/encoding)技术， 并成为之后一系列视频编码标准的基础框 架
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（5）对上述得到的矩形窗口重新进行匹配，得到的视差矢量作为 该窗口中所有像素的视差矢量。处于当前宏块而不在矩形窗口 内的像素，仍然使用步骤（1）中的视差矢量。
（6）对矩形窗口的形状大小和视差矢量、其他像素的视差矢量等 进行编码，获得码流。
（7）重复步骤（4）~（6），直到所有宏块处理完毕。
图7-3 深度灵敏度与视距关系
10
• 对三维视频编码而言，深度感觉是一个非常 重要的信息，人类视觉系统的深度感觉特性 是设计三维视频采集和显示系统的依据。
11
7.2 立体成像原理
• 上一节讨论了视差的定义和人类视觉系统对 三维视频图像的一些感觉特性，本节讨论视 差和深度的关系，这是三维视频编码的理论 基础之一。
12
7.2.1 平行摄像机配置
(a) 三维视图
(b)X-Z截面视图
图7-4 平行摄像机配置
13
图7-5 平行配置时摄像机空间坐标与成像平面坐标关系14
• 视差矢量为
d (X ,Y ,Z ) (d x ,d y ) (x l x r,y l y r) (F Z ,0 ) B
• 在世界坐标系内坐标为
第7章 三维视频处理
• 三维视频编码就对三维视频信号进行处 理，即在普通二维视频图像信息的基础 上增加深度信息，以更逼真地描述现实 世界。
1
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总体概述
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2
7.1 立体感觉
• 大量的立体视觉实验表明，人在观看空间物 体时不论单眼或双眼都可以产生立体视觉， 只是用单眼观看的辨别精度比用双眼时差， 主体感较弱。因此，立体视觉有两大类即:单 眼立体信息和双眼立体信息。
计算其视差补偿预测图像的误差e，式中d是该宏块的 视差矢量。
26
（3）取所有宏块平均误差的一半作为阈值T，根据
0, e≤T
sign= 1, e＞T 为每一个宏块做标记sign。
（4）对上述标记为1的所有宏块，以其近似中心点（ 16×16 宏块无 中心点）建立一个3×3的基本窗口，按照窗口自适应扩张策略， 以该窗口所在宏块为边界，扩张得到最后的矩形窗口。
25
混合块匹配算法
• VSBM匹配效果好，但是计算复杂度较大，而且也不 能保证各个大小不定的块可以不重合的覆盖整个图像。
• 混合块匹配算法结合固定尺寸和自适应尺寸算法各自 的优点。
• 步骤： （1）将图像划分为16×16的宏块，对每个宏块计算其 最佳的视差矢量，作为块中每一个像素的视差矢量。
（2）对每一个宏块，根据e= ∑ [fr(x,y)-fl(d,y)]
块的视差矢量
23
AB CD
图7-9 一次因果邻域块
24
块大小的确定
• 固定块的视察估计算法(FSBM):块大小为8×8或16×16 比较好
• 可变块尺寸匹配算法(VSBM):平坦区以大的块为单位 进行视差估计，在非平坦区以小的块进行视差估计
• 分级块匹配算法(HBM):首先用大的块对整幅图像进行 视差估计，然后检查每个块，将其归入估计成功和估 计不成功两类；估计不成功的块则减小块的大小，再 一次进行视差估计，直到所有块均估计成功或者已经 到达设定的最小块尺寸为止。
20
7.3.2 视差估计的方法
• 用于视差估计主要有基于块的方法和基于网 格的方法，二者既可以应用于基于变换的三 维视频编码，加以处理后也可以应用于基于 对象的三维视频编码。
21
1. 基于块的视差估计
• 基于块的视差估计首先把右图划分为适当大 小的块，然后根据某种误差准则，在左图的 搜索范围内为右图的每一个块寻找最优匹配 的块，得到块的视差矢量。
22
误差准则
• 均方误差准则
MSE= ∑ ∑ [xl(i,j)-xr(i,j)]2
• 修改
空间局部平滑特性：同一物体，其各个部分的视差应 当是接近的
SMSE=∑ ∑ [xl(i,j)-xr(i,j)]2+∑ aη|d-d η |2
η为当前块的一次因果邻域，共包含3块
aη为加权系数， d，d η 分别为当前块和邻域
X B(xl xr ) 2dx
Y By dx
Z FB dx
15
7.2.2 会聚摄像机配置
P
P
Zl
Zw Zr
Pl
Pr
xr xl
Cl
Cw
Cr
(a) 三维视图
Yl
Yw
Yr
Zl
Zw Zr
Cl
X l Cw
X w Cr
B
(b) X-Z截面视图
图7-6 会聚摄像机配置
Xr 16
CI、Cr、CW的坐标满足
Xl cos0 sinX coB s/2
Yl 0 1 0 Y 0
Zl sin 0 cosZ sinB/2
Xr cos 0 sinX coB s/2
Yr 0 1 0 Y 0
Zr sin 0 cosZ sinB/2
17
xl F((X X B B//2 2))scion sZ Zcso ins yl F(XB/2)sYinZcos
6
图7-1 双目视差形成立体感觉
7
2．辐辏
• 人用双眼观看物体时，如果物体所成的像不 是落在左、右两眼视网膜的对应点上，那么 所看到的是二重像（也称复像）。使这种二 重像成为单像，在生理光学中称为融合。融 合时，眼球必须作旋转运动。眼球的这种旋 转运动被称为辐辏。
8
图7-2 双眼辐辏的产生 9
3
7.1.1 单眼立体信息1)调节Fra bibliotek5)视野
2)单眼运动视差
6)光和阴影
3)视网膜像的相对大小 7)空气透视
4)线性透视
8)重叠
4
7.1.2 双眼立体信息
• 用双眼观看空间景物时，形成立体视觉的因 素称为双眼立体信息。双眼立体信息是人眼 立体视觉的重要因素，包括双眼视差和辐辏。
5
1．双眼视差
• 人眼在观看三维空间物体的时候，会产生立 体感，也就是说人们不仅能够感觉到空间物 体之间的距离，也能够感觉到空间物体与自 己之间的距离。此外，即使是左、右两眼都 能看到的前平面和上平面，在左、右眼视网 膜上所成的像也稍有差异。
xrF ((X XB B //22 ))cso in sZ Zscio n s
Y
yr F(XB/2)sinZcos
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7.3视差估计
• 所谓视差估计，就是对右图中的每个像素， 找到左图中与它“同源”的像素（以左图预 测右图）。
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7.3.1 视差场的规律
1．偏振约束 2．空间相关性 3．时间相关性 4．水平方向性约束
（6）对矩形窗口的形状大小和视差矢量、其他像素的视差矢量等 进行编码，获得码流。
（7）重复步骤（4）~（6），直到所有宏块处理完毕。
图7-3 深度灵敏度与视距关系
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• 对三维视频编码而言，深度感觉是一个非常 重要的信息，人类视觉系统的深度感觉特性 是设计三维视频采集和显示系统的依据。
11
7.2 立体成像原理
• 上一节讨论了视差的定义和人类视觉系统对 三维视频图像的一些感觉特性，本节讨论视 差和深度的关系，这是三维视频编码的理论 基础之一。
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7.2.1 平行摄像机配置
(a) 三维视图
(b)X-Z截面视图
图7-4 平行摄像机配置
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图7-5 平行配置时摄像机空间坐标与成像平面坐标关系14
• 视差矢量为
d (X ,Y ,Z ) (d x ,d y ) (x l x r,y l y r) (F Z ,0 ) B
• 在世界坐标系内坐标为
第7章 三维视频处理
• 三维视频编码就对三维视频信号进行处 理，即在普通二维视频图像信息的基础 上增加深度信息，以更逼真地描述现实 世界。
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总体概述
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7.1 立体感觉
• 大量的立体视觉实验表明，人在观看空间物 体时不论单眼或双眼都可以产生立体视觉， 只是用单眼观看的辨别精度比用双眼时差， 主体感较弱。因此，立体视觉有两大类即:单 眼立体信息和双眼立体信息。
计算其视差补偿预测图像的误差e，式中d是该宏块的 视差矢量。
26
（3）取所有宏块平均误差的一半作为阈值T，根据
0, e≤T
sign= 1, e＞T 为每一个宏块做标记sign。
（4）对上述标记为1的所有宏块，以其近似中心点（ 16×16 宏块无 中心点）建立一个3×3的基本窗口，按照窗口自适应扩张策略， 以该窗口所在宏块为边界，扩张得到最后的矩形窗口。
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混合块匹配算法
• VSBM匹配效果好，但是计算复杂度较大，而且也不 能保证各个大小不定的块可以不重合的覆盖整个图像。
• 混合块匹配算法结合固定尺寸和自适应尺寸算法各自 的优点。
• 步骤： （1）将图像划分为16×16的宏块，对每个宏块计算其 最佳的视差矢量，作为块中每一个像素的视差矢量。
（2）对每一个宏块，根据e= ∑ [fr(x,y)-fl(d,y)]
块的视差矢量
23
AB CD
图7-9 一次因果邻域块
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块大小的确定
• 固定块的视察估计算法(FSBM):块大小为8×8或16×16 比较好
• 可变块尺寸匹配算法(VSBM):平坦区以大的块为单位 进行视差估计，在非平坦区以小的块进行视差估计
• 分级块匹配算法(HBM):首先用大的块对整幅图像进行 视差估计，然后检查每个块，将其归入估计成功和估 计不成功两类；估计不成功的块则减小块的大小，再 一次进行视差估计，直到所有块均估计成功或者已经 到达设定的最小块尺寸为止。
20
7.3.2 视差估计的方法
• 用于视差估计主要有基于块的方法和基于网 格的方法，二者既可以应用于基于变换的三 维视频编码，加以处理后也可以应用于基于 对象的三维视频编码。
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1. 基于块的视差估计
• 基于块的视差估计首先把右图划分为适当大 小的块，然后根据某种误差准则，在左图的 搜索范围内为右图的每一个块寻找最优匹配 的块，得到块的视差矢量。
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误差准则
• 均方误差准则
MSE= ∑ ∑ [xl(i,j)-xr(i,j)]2
• 修改
空间局部平滑特性：同一物体，其各个部分的视差应 当是接近的
SMSE=∑ ∑ [xl(i,j)-xr(i,j)]2+∑ aη|d-d η |2
η为当前块的一次因果邻域，共包含3块
aη为加权系数， d，d η 分别为当前块和邻域
X B(xl xr ) 2dx
Y By dx
Z FB dx
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7.2.2 会聚摄像机配置
P
P
Zl
Zw Zr
Pl
Pr
xr xl
Cl
Cw
Cr
(a) 三维视图
Yl
Yw
Yr
Zl
Zw Zr
Cl
X l Cw
X w Cr
B
(b) X-Z截面视图
图7-6 会聚摄像机配置
Xr 16
CI、Cr、CW的坐标满足
Xl cos0 sinX coB s/2
Yl 0 1 0 Y 0
Zl sin 0 cosZ sinB/2
Xr cos 0 sinX coB s/2
Yr 0 1 0 Y 0
Zr sin 0 cosZ sinB/2
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xl F((X X B B//2 2))scion sZ Zcso ins yl F(XB/2)sYinZcos
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图7-1 双目视差形成立体感觉
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2．辐辏
• 人用双眼观看物体时，如果物体所成的像不 是落在左、右两眼视网膜的对应点上，那么 所看到的是二重像（也称复像）。使这种二 重像成为单像，在生理光学中称为融合。融 合时，眼球必须作旋转运动。眼球的这种旋 转运动被称为辐辏。
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图7-2 双眼辐辏的产生 9
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7.1.1 单眼立体信息1)调节Fra bibliotek5)视野
2)单眼运动视差
6)光和阴影
3)视网膜像的相对大小 7)空气透视
4)线性透视
8)重叠
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7.1.2 双眼立体信息
• 用双眼观看空间景物时，形成立体视觉的因 素称为双眼立体信息。双眼立体信息是人眼 立体视觉的重要因素，包括双眼视差和辐辏。
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1．双眼视差
• 人眼在观看三维空间物体的时候，会产生立 体感，也就是说人们不仅能够感觉到空间物 体之间的距离，也能够感觉到空间物体与自 己之间的距离。此外，即使是左、右两眼都 能看到的前平面和上平面，在左、右眼视网 膜上所成的像也稍有差异。
xrF ((X XB B //22 ))cso in sZ Zscio n s
Y
yr F(XB/2)sinZcos
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7.3视差估计
• 所谓视差估计，就是对右图中的每个像素， 找到左图中与它“同源”的像素（以左图预 测右图）。
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7.3.1 视差场的规律
1．偏振约束 2．空间相关性 3．时间相关性 4．水平方向性约束