一种全景视频六角形采样方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种全景视频六角形采样方法及装置，包括：用等间隔的纬线将球面分成N＝6K个环形曲面，环形曲面依次记为Oi，i＝0,1,…N‑1，从球心的角度观察，Oi按照从上到下的顺序排列；用等间隔的经线将环形曲面Oi均匀地分成Ti个区域；计算得到的球面上的每一个区域内的光线的平均值，作为该区域对应的采样点的采样值；将采样值排列到一个矩阵中。该采样方法避免了采样结构冗余，使得在达到相同的空间清晰度的条件下，采样点数降低，采样后的数据量减小。

【技术实现步骤摘要】
一种全景视频六角形采样方法及装置
本专利技术涉及视频编码技术，特别是涉及一种全景视频六角形采样方法及装置。
技术介绍
全景视频是指空间中一个观察点四周所有的场景，由这个观察点所能接收到的所有光线构成。全景视频可以抽象成一个以观察点为中心的球面。在用计算机处理全景视频的时候，不可避免地要对全景视频进行离散化空间采样。在对全景视频进行离散化空间采样的时候，需要保证一定的空间采样密度，以达到所需的清晰度。同时，又要考虑到计算机的存储器不适合存储球面结构的数据，需要以某种方式把采样点排列到平面上。现有的球面采样方法，通常将球面采样过程分为三步：第一步，映射，把球面映射为平面上的一个区域；第二步，平面采样，以映射后的平面区域为基础设计采样点的分布方式；第三步，排列，把采样点排列为一个矩形。在第一步映射的过程中，经常不是等面积映射，而且球面的不同区域在映射前后面积的比例也是不同的。第二步平面采样的过程中，经常是把采样点设计成在映射后的平面区域中均匀分布。第一步和第二步结合起来，就会造成采样点在球面上的分布不均匀。理论上，球面赤道附近的采样点数应该比两极附近采样点数多。第三步在排列时，往往不能做到内容的完整相邻，给视频编码压缩带来不利。目前，有三种常用的球面采样方法：经纬图采样，六面体采样以及棱锥采样。经纬图采样如图1所示，球面上任意一个点可以用所处的经度θ和纬度描述，θ∈[0,2π)，于是可以将球面映射到坐标系下一个宽高比为2:1的矩形。对这个矩形进行均匀采样。经纬图采样方法虽然具有完整相邻性，但在球面的两极附近采样密度过高，会产生很大的冗余。六面体采样如图2所示，首先将球面映射为其外切正六面体的六个面，从而得到六个平面正方形，再对六个平面正方形进行均匀采样，最终用某种方式把六个正方形拼成一个矩形。六面体采样的采样点在球面上的分布也是不均匀的，依然存在较大的冗余，并且矩形的内容也不具有完整相邻性。棱锥采样如图3所示，首先将球面映射为一个外切正四棱锥，再将该正四棱锥的每个侧面(等腰三角形)沿底边垂线的方向进行压缩，直到顶角变成直角。这样底面和四个经过二次映射的侧面正好可以拼成一个正方形。最后对这个正方形进行均匀采样。棱锥采样的采样点在球面上的分布也是不均匀的，矩形的内容也不具有完整相邻性。其不均匀程度介于经纬图采样和六面体采样之间，冗余程度也介于经纬图采样和六面体采样之间。综上所述，已有的全景视频采样方法的主要缺点是存在较大的采样结构冗余和最终形成的矩形不具有内容完整相邻性。采样点在球面上不均匀分布，不仅会带来采样冗余，还给视频质量评价带来不便，因为最终的采样点对应的球面面积是不同的，因此每个采样点的失真对视频质量的影响也是不同的，在计算全景视频经过某种处理，例如压缩解压缩后的质量损失时，必须考虑到每个采样点的重要性是不同的。矩形视频在内容上的不相邻性也不利于视频编码的压缩编码。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种全景视频六角形采样方法及装置，其可以使采样点在球面上的分布满足赤道附近采样点数多，两极附近采样点数很少，从而避免了采样结构冗余，使得在达到相同的空间清晰度的条件下，采样点数减少，而且，拼成的矩形具有良好的内容相邻性，能提高编码压缩效率。为达上述及其它目的，本专利技术提供一种全景视频六角形采样方法，包括如下步骤：步骤一，用等间隔的纬线将球面分成N＝6K个环形曲面，其中K为正整数；将得到的环形曲面依次记为Oi，i＝0,1,...N-1，从球心的角度观察，将Oi按照从上到下的顺序排列；。步骤二，用等间隔的经线将环形曲面Oi均匀地分成Ti个区域，其中，当0<＝i<K时，Ti＝8i+4，当K<＝i<3K时，Ti＝10K，当3K<＝i<N时，Ti＝TN-1-i，其中一条经线为0°经线；将得到的区域依次记为Ai,j，j＝0,1,...Ti-1，从球心的角度观察，Ai,j按照东经度数增加或西经度数减少的顺序排列，其中Ai,0和Ai,Ti-1相邻且分割线为0°经线；步骤三，计算步骤二得到的球面上的每一个区域Ai,j内的光线的平均值，作为该区域对应的采样点的采样值Si,j；步骤四，将采样值Si,j排列成一个矩阵，用x表示Si,j所处的列，y表示Si,j所处的行，令di＝i-5K,h＝K-di-1,则当0≤i<K,0≤j<2i+1时，y＝i+K，x＝11K-i+j-1；当0≤i<K,2i+1≤j<4i+2时，y＝3i+K-j+1，x＝11K+i；当0≤i<K,4i+2≤j<6i+3时，y＝K-i-1，x＝11K+5i-j+2；当0≤i<K,6i+3≤j<8i+4时，y＝K+j-7i-4，x＝11K-i-1；当K≤i<5K时，y＝i-K，x＝j；当0≤di<K,0≤j<2h+1时，y＝di+2K，x＝11K-h+j-1；当0≤di<K,2h+1≤j<4h+2时，y＝j-3h-2+3K，x＝12K-di-1；当0≤di<K,4h+2≤j<6h+3时，y＝4K-di-1，x＝11K+5h-j+2；当0≤di<K,6h+3≤j<8h+4时，y＝3K-j+7h+3，x＝10K+di；到一个12K列×4K行的矩阵，或者将上述矩阵转置，得到一个4K列×12K行的矩阵。进一步的，在所述的一种全景视频六角形采样方法中：于步骤一中，N为8的倍数，或N为16的倍数。相应的，本专利技术还提供一种全景视频六角形采样装置，包括：球面分割单元，用等间隔的纬线将球面分成N＝6K个环形曲面，K为正整数；将得到的环形曲面依次记为Oi，i＝0,1,...,N-1，从球心的角度观察，Oi按照从上到下的顺序排列；环形曲面分割单元，用等间隔的经线将环形曲面Oi均匀地分成Ti个区域，其中，当0<＝i<K时，Ti＝8i+4，当K<＝i<3K时，Ti＝10K，当3K<＝i<N时，Ti＝TN-1-i，其中一条经线为0°经线；将得到的区域依次记为Ai,j，j＝0,1,...Ti-1，从球心的角度观察，Ai,j按照东经度数增加或西经度数减少的顺序排列，其中Ai,0和Ai,Ti-1相邻且分割线为0°经线；采样值计算单元，计算得到的球面上的每一个区域Ai,j内的光线的平均值，作为该区域对应的采样点的采样值Si,j；排列单元，将采样值Si,j排列成一个矩阵，用x表示Si,j所处的列，y表示Si,j所处的行，令di＝i-5K,h＝K-di-1,则当0≤i<K,0≤j<2i+1时，y＝i+K，x＝11K-i+j-1；当0≤i<K,2i+1≤j<4i+2时，y＝3i+K-j+1，x＝11K+i；当0≤i<K,4i+2≤j<6i+3时，y＝K-i-1，x＝11K+5i-j+2；当0≤i<K,6i+3≤j<8i+4时，y＝K+j-7i-4，x＝11K-i-1；当K≤i<5K时，y＝i-K，x＝j；当0≤di<K,0≤j<2h+1时，y＝di+2K，x＝11K-h+j-1；当0≤di<K,2h+1≤j<4h+2时，y＝j本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全景视频六角形采样方法，包括如下步骤：步骤一，用等间隔的纬线将球面分成N＝6K个环形曲面，其中K为正整数；将得到的环形曲面依次记为Oi，i＝0,1,...N‑1，从球心的角度观察，将Oi按照从上到下的顺序排列；步骤二，用等间隔的经线将环形曲面Oi均匀地分成Ti个区域，其中，当0<＝i<K时，Ti＝8i+4，当K<＝i<3K时，Ti＝10K，当3K<＝i<N时，Ti＝TN‑1‑i，其中一条经线为0°经线；将得到的区域依次记为Ai,j，j＝0,1,...Ti‑1，从球心的角度观察，Ai,j按照东经度数增加或西经度数减少的顺序排列，其中Ai,0和Ai,Ti‑1相邻且分割线为0°经线；步骤三，计算步骤二得到的球面上的每一个区域Ai,j内的光线的平均值，作为该区域对应的采样点的采样值Si,j；步骤四，将采样值Si,j排列成一个矩阵，用x表示Si,j所处的列，y表示Si,j所处的行，令di＝i‑5K,h＝K‑di‑1,则当0≤i<K,0≤j<2i+1时，y＝i+K，x＝11K‑i+j‑1；当0≤i<K,2i+1≤j<4i+2时，y＝3i+K‑j+1，x＝11K+i；当0≤i<K,4i+2≤j<6i+3时，y＝K‑i‑1，x＝11K+5i‑j+2；当0≤i<K,6i+3≤j<8i+4时，y＝K+j‑7i‑4，x＝11K‑i‑1；当K≤i<5K时，y＝i‑K，x＝j；当0≤di<K,0≤j<2h+1时，y＝di+2K，x＝11K‑h+j‑1；当0≤di<K,2h+1≤j<4h+2时，y＝j‑3h‑2+3K，x＝12K‑di‑1；当0≤di<K,4h+2≤j<6h+3时，y＝4K‑di‑1，x＝11K+5h‑j+2；当0≤di<K,6h+3≤j<8h+4时，y＝3K‑j+7h+3，x＝10K+di；到一个12K列×4K行的矩阵，或者将上述矩阵转置，得到一个4K列×12K行的矩阵。...

【技术特征摘要】
1.一种全景视频六角形采样方法，包括如下步骤：步骤一，用等间隔的纬线将球面分成N＝6K个环形曲面，其中K为正整数；将得到的环形曲面依次记为Oi，i＝0,1,...N-1，从球心的角度观察，将Oi按照从上到下的顺序排列；步骤二，用等间隔的经线将环形曲面Oi均匀地分成Ti个区域，其中，当0<＝i<K时，Ti＝8i+4，当K<＝i<3K时，Ti＝10K，当3K<＝i<N时，Ti＝TN-1-i，其中一条经线为0°经线；将得到的区域依次记为Ai,j，j＝0,1,...Ti-1，从球心的角度观察，Ai,j按照东经度数增加或西经度数减少的顺序排列，其中Ai,0和Ai,Ti-1相邻且分割线为0°经线；步骤三，计算步骤二得到的球面上的每一个区域Ai,j内的光线的平均值，作为该区域对应的采样点的采样值Si,j；步骤四，将采样值Si,j排列成一个矩阵，用x表示Si,j所处的列，y表示Si,j所处的行，令di＝i-5K,h＝K-di-1,则当0≤i<K,0≤j<2i+1时，y＝i+K，x＝11K-i+j-1；当0≤i<K,2i+1≤j<4i+2时，y＝3i+K-j+1，x＝11K+i；当0≤i<K,4i+2≤j<6i+3时，y＝K-i-1，x＝11K+5i-j+2；当0≤i<K,6i+3≤j<8i+4时，y＝K+j-7i-4，x＝11K-i-1；当K≤i<5K时，y＝i-K，x＝j；当0≤di<K,0≤j<2h+1时，y＝di+2K，x＝11K-h+j-1；当0≤di<K,2h+1≤j<4h+2时，y＝j-3h-2+3K，x＝12K-di-1；当0≤di<K,4h+2≤j<6h+3时，y＝4K-di-1，x＝11K+5h-j+2；当0≤di<K,6h+3≤j<8h+4时，y＝3K-j+7h+3，x＝10K+di；到一个12K列×4K行的矩阵，或者将上述矩阵转置，得到一个4K列×12K行的矩阵。2.如权利要求1所述的一种全景视频六角形采样方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海武，
申请(专利权)人：上海国茂数字技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31