基于压缩感知的多视点视频处理技术

【摘要】多视点视频自诞生以来，就以其生动逼真的观看效果，获得人们的青睐，从而受到了广泛的关注。然而由于视点的增加带来数据量的暴增，使得如何对多视点视频进行快速高效的压缩编码成为人们研究的热点。压缩感知是近几年提出的一种新的理论，能够有效应用于视频处理中，其框架下采样率可以远低于奈奎斯特采样率，并且在低采样率的情况下，不失真地重建原始信号，从而有效节约成本，提高效率。多视点视频编码及压缩感知理论是本文工作开展的基础。本文对于多视点视频编码的发展历程及主要技术进行了详细的介绍，着重介绍了其中的运动补偿预测和视差补偿预测技术。同时，本文对于压缩感知的核心技术难点展开探讨，对于压缩感知测量矩阵的构造和重建方法的实现，提出了新的见解。压缩感知理论中，稀疏信号的重建方法是研究的一大热点，也是其核心技术之一。目前，压缩感知的信号重建算法主要包括凸松弛算法和贪婪算法两大类，本文分别选取其中典型的梯度投影法、匹配追踪算法和正交匹配追踪算法，对其基本原理和实施步骤进行详细介绍。分别运用梯度投影法和正交匹配追踪算法，在不同采样率下，对图像处理中经典的Lena和Couple图像进行压缩感知重建实验。压缩感知测量矩阵的选取不仅关系着编码端信号采样数据的多少，也很大程度上决定了解码端信号重建质量的优劣，因此，压缩感知测量矩阵的构造成为压缩感知研究中的另一热点，受到国内外众多专家学者的关注。压缩感知测量矩阵的构造，要能够保证通过欠采样得到M个点，并且能够从这些采样点中重构出长度为N的信号，其中NMK（K为原始信号的稀疏度）。本文探讨了压缩感知测量矩阵的构建准则，并对现有的常用测量矩阵进行描述分析。特别是对于伯努利类测量矩阵进行深入研究，在研究了随机对称符号矩阵，以及借鉴其他学者所提出的随机二进制测量矩阵的基础上，本文提出了一种基于随机系数的改进随机二进制测量矩阵，详细说明了其构造方法与约束等距性质（RIP）证明。通过仿真实验与其他测量矩阵进行对比，在重建质量、硬件实现等各方面作探讨，实验结果表明，本文提出的改进随机二进制测量矩阵构造方法简单，性能良好，并且易于硬件实现。结合现有的视频编解码方式，在分块压缩感知（BCS）算法的基础上，本文提出一种彩色多视点视频分块压缩感知残差重建算法。该方法基于压缩感知理论和多视点视频压缩编码的特性，引入了运动补偿预测和视差补偿预测技术，在RGB彩色空间中针对稀疏性更强的视频残差进行重建。此外，该方法还通过分量图像合成技术，进一步优化视频图像的重建效果。仿真实验中，通过对不同采样率下视频图像重建质量进行比较，以及将上述彩色多视点视频残差重建算法用于不同的多视点视频场景重构，表明该重建算法的性能优良，并且适用于复杂场景的重建。此外，将本文提出的改进随机二进制测量矩阵，以及其他常见压缩感知测量矩阵，应用到本文的彩色多视点视频残差重建算法中进行仿真，进一步说明本文重建算法的普适性和稳定性。
【作者】俞珏琼；
【导师】王世刚；
【作者基本信息】吉林大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】压缩感知；多视点视频；测量矩阵；重建算法；分量图像；

【参考文献】
[1]童荣斌,牟龙华,庄伟.微电网的有限区域集成保护[J].电力系统自动化,2014,11:90-96+122.
[2]古滨河,缪世利.《人类最后的宝藏——生态景观浏览》——一部图文并茂、深入浅出的生态学著作[J].植物生态学报,2004,05:729.
[3]张鑫.补肾活血方治疗帕金森病的临床对照研究[D].中国人民解放军医学院,中西医结合基础,2013,硕士.
[4]郭宁明,覃剑.输电线路雷击故障情况下的短路点定位方法[J].电力系统自动化,2009,10:74-77+85.
[5]崇羽.氧化石墨烯—血根碱的可控装载及生物活性研究[D].苏州大学,2013.
[6]程辉成.芳香环及芳杂环三氟甲酮衍生物的合成研究[D].郑州大学,有机化学,2013,硕士.
[7]邓子辰.连续时间线性等式约束LQ控制的混合能消元算法[J].自动化学报,1994,05:600-604.
[8]范瑞.BaFe_(12)O_(19)/ZnFe_2O_4磁性纳米复合材料制备与性能研究[D].兰州理工大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[9]杨斌,门传玲,曹军.石墨烯改性的TCO玻璃的研究[J].大众科技,2012,04:124-126.
[10]刘俊昕.跨物种靶基因预测系统平台构建及应用研究[D].吉林大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[11]邓子军.棕色脂肪组织来源的干细胞向起搏细胞的定向分化[D].第二军医大学,人体解剖与组织胚胎学,2013,硕士.
[12]谷明宇.平庄西露天矿顶帮边坡稳定性分析[D].内蒙古科技大学,采矿工程,2014,硕士.
[13]周佳佳.从汉冶萍公司的兴衰看晚清的宪政缺失[D].西南政法大学,宪法与行政法（专业学位）,2012,硕士.
[14]纪建松.离体猪肺动脉性和静脉性纹理的螺旋CT研究[D].苏州大学,影像医学与核医学,2003,硕士.
[15]孙强.波纹钢腹板组合箱梁剪力滞效应研究[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[16]吉根林,韦素云,曲维光.基于平行坐标的关联规则可视化新技术[J].计算机工程,2005,24:87-89.
[17]韩颖.中国股指期货波动性及其对比分析[D].云南财经大学,统计学,2014,硕士.
[18]李晓辉.政治关联、高管薪酬与企业绩效[D].重庆大学,会计学,2014,硕士.
[19]翟保国.耦合非线性薛定谔方程的有理解与畸形波[D].上海理工大学,应用数学,2012,硕士.
[20]雷渊红.资兴市烟草公司服务质量改进研究[D].湖南大学,工商管理,2012,硕士.
[21]杨雪.反倾销对中国出口的影响及我国的应对策略[D].广东外语外贸大学,世界经济,2013,硕士.
[22]张丽贤.《当代中文》（缅甸语版）对外汉语教材词汇问题研究[D].河北大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[23]刘浩然.“出口流动性：银行分行制与金融一体化”翻译报告[D].四川外国语大学,翻译（专业学位）,2014,硕士.
[24]王鹏.2，4，6-三氯苯酚催化湿式共氧化降解腐殖质及老龄垃圾渗滤液[D].湖南大学,2014.
[25]吴卫红.中国金融成长与产业结构优化关系的实证研究[D].西南大学,金融学,2013,硕士.
[26]胡玉容,李扬,范鑫,夏伟,袁小金,许红云,陈晓华.亚硝酸乙酯-乙醇二元体系常压汽液平衡研究[J].天然气化工(C1化学与化工),2015,02:35-38.
[27]李恒全.制度与行为的双重困境[D].华中科技大学,社会学,2013,硕士.
[28]王大治.城市住宅开发投资区位选择的理论分析[D].东北财经大学,国民经济学,2003,硕士.
[29]李有润,何小荣,沈静珠.应用最优控制理论的油田分布参数估值算法研究[J].自动化学报,1985,04:337-344.
[30]邓大伟.数据库系统开发与数据挖掘技术[D].西南石油学院,2002.
[31]许文龙.基于视觉的增强现实虚实注册关键技术研究[D].北京化工大学,化工过程机械,2013,硕士.
[32]杨伟.活体小动物体内三维生物发光断层成像的研究[D].南京航空航天大学,生物医学工程,2012,硕士.
[33]王里.半导体光放大器超快动力学过程的研究[D].北京交通大学,2010.
[34]陈莲莲,林菁菁,芦伟,贾玉萍,郭丽伟,陈小龙.站立石墨烯阵列的可控制备[A].中国物理学会X-射线衍射专业委员会、中国晶体学会粉末衍射专业委员会、国家自然科学基金委员会工程与材料科学部、北京市硅酸盐学会、中国科学院物理研究所、InternationalCentreforDiffractionData,USA.第十一届全国X射线衍射学术大会暨国际衍射数据中心（ICDD）研讨会论文摘要集[C].中国物理学会X-射线衍射专业委员会、中国晶体学会粉末衍射专业委员会、国家自然科学基金委员会工程与材料科学部、北京市硅酸盐学会、中国科学院物理研究所、InternationalCentreforDiffractionData,USA:,2012:1.
[35]吴鹏飞,魏春,沈江伟,徐力,汪钊.黑曲霉WZW001液态发酵产果胶酶的工艺条件优化[J].发酵科技通讯,2013,03:18-21.
[36]李俊.东方山羊豆赤霉素受体和水通道蛋白基因功能研究[D].中国农业科学院,草业科学,2014,博士.
[37]赵娜.我国非法证据排除规则适用程序研究[D].吉林大学,诉讼法学,2013,硕士.
[38]吴舒渊.“鸭肝康”防治鸭病毒性肝炎的试验研究[D].福建农林大学,兽医,2012,硕士.
[39]李亚梅.铁皮石斛对ApoE基因敲除小鼠脂质代谢和炎症反应作用的初步研究[D].湖南中医药大学,中药学,2013,硕士.
[40]赵忠义,唐召胜,黄海龙.飞机舱内雷电电磁环境仿真研究[J].电波科学学报.
[41]嵇宇.受限域问答系统问句分类方法研究[D].杭州电子科技大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[42]舒亮亮.复杂产品共性技术合作研发成本分担协调研究[D].南京航空航天大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[43]陈润泽,孙宏斌,李正烁,刘一兵.含储热光热电站的电网调度模型与并网效益分析[J].电力系统自动化,2014,19:1-7.
[44]蒿书利.便携式α管道污染测量仪的研制[D].成都理工大学,电路与系统,2013,硕士.
[45]何越.废用状态下达乌尔黄鼠比目鱼肌calpain和底物desmin的变化及其机制的研究[D].西北大学,动物学,2013,硕士.
[46]靳婷.在线社交网络中的链路预测问题研究[D].中国科学技术大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[47]蓝桂花.初中英语课堂沉默的原因及对策研究[D].华中师范大学,教育管理,2014,硕士.
[48]张冠中.6-DOF轴耦合道路模拟试验台运动学研究及结构参数分析[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[49]巴金玉.含长脂肪侧链的低介电常数聚芳醚酮的制备及性能研究[D].吉林大学,高分子化学与物理,2013,硕士.
[50]陈缀春.中国传真机市场调查与对策[D].大连理工大学,工商管理,2004,硕士.