本發(fā)明涉及一種全景視頻改進雙環(huán)帶采樣方法及裝置。

背景技術：

全景視頻是指空間中一個觀察點四周所有的場景，由這個觀察點所能接收到的所有光線構成。全景視頻可以抽象成一個以觀察點為中心的球面。

在用計算機處理全景視頻的時候，不可避免地要對全景視頻進行離散化空間采樣。在對全景視頻進行離散化空間采樣的時候，需要保證一定的空間采樣密度，以達到所需的清晰度。同時，又要考慮到計算機的存儲器不適合存儲球面結構的數據，需要以某種方式把采樣點排列到平面上。

現有的球面采樣方法，通常將球面采樣過程分為三步：第一步，映射，把球面映射為平面上的一個區(qū)域；第二步，平面采樣，以映射后的平面區(qū)域為基礎設計采樣點的分布方式；第三步，排列，把采樣點排列為一個矩形。

在第一步映射的過程中，球面的不同區(qū)域在映射前后面積的比例是不同的。第二步平面采樣的過程中，經常是把采樣點設計成在映射后的平面區(qū)域中均勻分布。第一步和第二步結合起來，就會造成采樣點在球面上的分布不均勻。有些區(qū)域采樣點比較密，有些區(qū)域采樣點比較稀。最終采樣達到的空間清晰度，是以球面上采樣點最稀疏的區(qū)域為準。因此，在給定空間清晰度的條件下，采樣點在球面上的不均勻分布，會帶來冗余。而在第三步中，為了排列成矩形，采樣點的位置分布情況發(fā)生了改變，這就丟失了采樣點在球面上的相鄰關系，不利于后續(xù)的預測編碼。

目前，有三種常用的球面采樣方法：經緯圖采樣，六面體采樣以及棱錐采樣。

經緯圖采樣如圖1所示，球面上任意一個點可以用所處的經度θ和緯度描述，θ∈[0,2π)，于是可以將球面映射到坐標系下一個寬高比為2:1的矩形。對這個矩形進行均勻采樣。經緯圖采樣方法在球面的兩極附近采樣密度過高，會產生很大的冗余。

六面體采樣如圖2所示，首先將球面映射為其外切正六面體的六個面，從而得到六個平面正方形，再對六個平面正方形進行均勻采樣，最終用某種方式把六個正方形拼成一個矩形。六面體采樣的采樣點在球面上的分布也是不均勻的，依然存在較大的冗余。

棱錐采樣如圖3所示，首先將球面映射為一個外切正四棱錐，再將該正四棱錐的每個側面(等腰三角形)沿底邊垂線的方向進行壓縮，直到頂角變成直角。這樣底面和四個經過二次映射的側面正好可以拼成一個正方形。最后對這個正方形進行均勻采樣。棱錐采樣的采樣點在球面上的分布也是不均勻的，其不均勻程度介于經緯圖采樣和六面體采樣之間，冗余程度也介于經緯圖采樣和六面體采樣之間。

綜上所述，已有的全景視頻采樣方法的主要缺點是存在較大的采樣結構冗余。采樣點在球面上不均勻分布，不僅會帶來采樣冗余，還給視頻質量評價帶來不便，因為最終的采樣點對應的球面面積是不同的，因此每個采樣點的失真對視頻質量的影響也是不同的，在計算全景視頻經過某種處理，例如壓縮解壓縮后的質量損失時，必須考慮到每個采樣點的重要性是不同的。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種全景視頻改進雙環(huán)帶采樣方法及裝置，能夠降低采樣結構冗余，使得在達到相同的空間清晰度的條件下，采樣點數少，采樣后的數據量小，而且，便于保留相鄰關系，可以有效提高后續(xù)預測編碼的壓縮效率。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種全景視頻改進雙環(huán)帶采樣方法，包括：

步驟一，用兩條緯度分別為W₁、W₂的緯線以及赤道將球面分成3個環(huán)形曲面，將這些環(huán)形曲面按由北至南的方向依次記為“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”；

步驟二，用等間隔的6條經線沿赤道方向將所述“水平環(huán)”分成6個區(qū)域，依次記為O_i，i＝0,1,2,3,4,5；

步驟三，在球面上標記出8個點，依次記為P_i，i＝1,2,...,8；

步驟四，經過P₁、P₂、P₃和P₄作圓，所述P₁、P₂、P₃和P₄這四點在同一個圓上，只保留P₁和P₄之間的劣弧，記為NE₀，P₂和P₃之間的劣弧，記為SE₀，取緯度W₁緯線上P₁和P₄之間的劣弧，記為NE₁，緯度W₂緯線上P₂和P₃之間的劣弧，記為SE₁，NE₀和NE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₀；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₁，在西半球，得到NW₀和NW₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₂；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₃；

步驟五，用東經90度經線和西經90度經線構成的圓，將所述“頂部”和“底部”的剩余部分等分，得到形狀、大小完全一致的四個部分，分別記為O₆，O₇，O₈，O₉，至此，將球面分成了14塊；

步驟六，根據空間清晰度要求，對包括O_i，i＝0,1,…,12,13的每個部分進行采樣，采樣后都是矩形。

進一步的，在上述方法中，所述步驟一中，從球心的角度觀察，所述“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”按照從上至下的順序排列。

進一步的，在上述方法中，所述步驟二中，6條經線的經度分別為東經30度，東經90度，東經150度和西經30度，西經90度，西經150度，O₀和O₅應該是相鄰的，O₀和O₅的分隔線為西經30度經線，從球心的角度觀察，O_i在O_i+1的左邊。

進一步的，在上述方法中，步驟三中，點P₁是東經30度線和緯度為W₁的緯線的交點；點P₂是東經30度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₃是東經150度線和緯度為W₁的緯線的交點；點P₄是東經150度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₅是西經30度線和緯度為W₁的緯線的交點；點P₆是西經30度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₇是西經150度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₈是西經150度線和緯度為W₁的緯線的交點。

進一步的，在上述方法中，所述步驟四中，O₁₁與O₁、O₂相鄰；O₁₀與O₄、O₅相鄰；O₁₂與O₄、O₅相鄰；O₁₃與O₁、O₂相鄰。

進一步的，在上述方法中，所述步驟五中，O₆與O₀、O₇、O₁₀、O₁₁相鄰；O₇與O₃、O₆、O₁₀、O₁₁相鄰；O₈與O₀、O₉、O₁₂、O₁₃相鄰；O₉與O₃、O₈、O₁₂、O₁₃相鄰。

進一步的，在上述方法中，所述步驟六中，處于水平環(huán)的6個區(qū)域O_i，i＝0,1,2,3,4,5橫向采樣點之和為M；O₀與O₆、O₇、O₈、O₉共5個區(qū)域縱向采樣點之和為N。

進一步的，在上述方法中，該方法還包括：根據空間清晰度要求，在存儲時，首先記錄N和M；M為處于水平環(huán)的6個區(qū)域O_i，i＝0,1,2,3,4,5橫向采樣點之和；N為O₀與O₆、O₇、O_8、O₉共5個區(qū)域縱向采樣點之和，然后將所得的所有采樣點的數據按照以下順序排成一列：(0,0),(0,1),...,(0,M₀-1),(1,0),(1,1),...,(1,M₁-1),...,(N-1,0),(N-1,1),...,(N-1,M_N-1-1)。

進一步的，在上述方法中，該方法還包括：

該方法還包括：在平面顯示器上顯示時，將所得的采樣點數據排列在一個N行、M列的矩形區(qū)域內，并將每一行編號為(i,0)的數據對齊，其他數據依次排列，矩形區(qū)域內沒有填滿的部分用任意數據填充。

根據本發(fā)明的另一面，提供一種全景視頻改進雙環(huán)帶采樣裝置，包括：

球面分割單元，用于用兩條緯度分別為W₁、W₂的緯線以及赤道將球面分成3個環(huán)形曲面，將這些環(huán)形曲面按由北至南的方向依次記為“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”；

水平環(huán)分割單元，用于用等間隔的6條經線沿赤道方向將所述“水平環(huán)”分成6個區(qū)域，依次記為O_i，i＝0,1,2,3,4,5；

標記單元，用于在球面上標記出8個點，依次記為P_i，i＝1,2,...,8；

其他環(huán)形曲面分割單元，用于經過P₁、P₂、P₃和P₄作圓，所述P₁、P₂、P₃和P₄這四點在同一個圓上，只保留P₁和P₄之間的劣弧，記為NE₀，P₂和P₃之間的劣弧，記為SE₀，取緯度W₁緯線上P₁和P₄之間的劣弧，記為NE₁，緯度W₂緯線上P₂和P₃之間的劣弧，記為SE₁，NE₀和NE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₀；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₁，類似地，在西半球，可以得到NW₀和NW₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₂；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₃；在此，通過球面上的8個經線和緯線的交點作2個圓，分割“底部”和“頂部”得到O₁₀、O₁₁、O₁₂、O₁₃；

剩余部分分割單元，用于用東經90度經線和西經90度經線構成的圓，將所述“頂部”和“底部”的剩余部分等分，得到形狀、大小完全一致的四個部分，分別記為O₆，O₇，O₈，O₉，至此，將球面分成了14塊，

采樣值計算單元，用于根據空間清晰度要求，對包括O_i，i＝0,1,…,12,13的每個部分進行采樣，采樣后都是矩形。

進一步的，在上述裝置中，所述球面分割單元，用于從球心的角度觀察，將所述“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”按照從上至下的順序排列。

進一步的，在上述裝置中，所述水平環(huán)分割單元，用于將6條經線的經度分別確定為東經30度，東經90度，東經150度和西經30度，西經90度，西經150度，O₀和O₅應該是相鄰的，O₀和O₅的分隔線為西經30度經線，從球心的角度觀察，O_i在O_i+1的左邊。

進一步的，在上述裝置中，所述標記單元，用于確定點P₁是東經30度線和緯度為W₁的緯線的交點；點P₂是東經30度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₃是東經150度線和緯度為W₁的緯線的交點；點P₄是東經150度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₅是西經30度線和緯度為W₁的緯線的交點；點P₆是西經30度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₇是西經150度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₈是西經150度線和緯度為W₁的緯線的交點。

進一步的，在上述裝置中，所述其他環(huán)形曲面分割單元，用于確定O₁₁與O₁、O₂相鄰；O₁₀與O₄、O₅相鄰；O₁₂與O₄、O₅相鄰；O₁₃與O₁、O₂相鄰。

進一步的，在上述裝置中，所述剩余部分分割單元，用于確定O₆與O₀、O₇、O₁₀、O₁₁相鄰；O₇與O₃、O₆、O₁₀、O₁₁相鄰；O₈與O₀、O₉、O₁₂、O₁₃相鄰；O₉與O₃、O₈、O₁₂、O₁₃相鄰。

進一步的，在上述裝置中，所述采樣值計算單元，用于確定處于水平環(huán)的6個區(qū)域O_i，i＝0,1,2,3,4,5橫向采樣點之和為M；O₀與O₆、O₇、O₈、O₉共5個區(qū)域縱向采樣點之和為N。

進一步的，在上述裝置中，還包括，存儲模塊，用于根據空間清晰度要求，在存儲時，首先記錄N和M；M為處于水平環(huán)的6個區(qū)域O_i，i＝0,1,2,3,4,5橫向采樣點之和；N為O₀與O₆、O₇、O₈、O₉共5個區(qū)域縱向采樣點之和，然后將所得的所有采樣點的數據按照以下順序排成一列：(0,0),(0,1),...,(0,M₀-1),(1,0),(1,1),...,(1,M₁-1),...,(N-1,0),(N-1,1),...,(N-1,M_N-1-1)。

進一步的，在上述裝置中，還包括顯示模塊，用于在平面顯示器上顯示時，將所得的采樣點數據排列在一個N行、M列的矩形區(qū)域內，并將每一行編號為(i,0)的數據對齊，其他數據依次排列，矩形區(qū)域內沒有填滿的部分用任意數據填充。

與現有技術相比，本發(fā)明通過用兩條緯度分別為W₁、W₂的緯線以及赤道將球面分成3個環(huán)形曲面，將這些環(huán)形曲面按由北至南的方向依次記為“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”；用等間隔的6條經線沿赤道方向將所述“水平環(huán)”分成6個區(qū)域，依次記為O_i，i＝0,1,2,3,4,5；在球面上標記出8個點，依次記為P_i，i＝1,2,...,8；經過P₁、P₂、P₃和P₄作圓，所述P₁、P₂、P₃和P₄這四點在同一個圓上，只保留P₁和P₄之間的劣弧，記為NE₀，P₂和P₃之間的劣弧，記為SE₀，取緯度W₁緯線上P₁和P₄之間的劣弧，記為NE₁，緯度W₂緯線上P₂和P₃之間的劣弧，記為SE₁，NE₀和NE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₀；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₁，在西半球，得到NW₀和NW₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₂；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₃；用東經90度經線和西經90度經線構成的圓，將所述“頂部”和“底部”的剩余部分等分，得到形狀、大小完全一致的四個部分，分別記為O₆，O₇，O₈，O₉，至此，將球面分成了14塊；根據空間清晰度要求，對包括O_i，i＝0,1,…,12,13的每個部分進行采樣，采樣后都是矩形，本發(fā)明減少了采樣結構冗余，保持了采樣點在球面上的相鄰關系，使得在達到相同的空間清晰度的條件下，采用點數少，采用后的數據量小，壓縮效率高。

附圖說明

圖1為現有的球面采樣方法中經緯圖采樣的示意圖；

圖2為現有的球面采樣方法中六面體采樣的示意圖；

圖3為現有的球面采樣方法中棱錐采樣的實驗圖；

圖4為本發(fā)明一實施例的全景視頻改進雙環(huán)帶采樣方法的球面分割示意圖；

圖5為本發(fā)明一實施例的全景視頻改進雙環(huán)帶采樣方法的序號示意圖；

圖6為本發(fā)明一實施例的全景視頻改進雙環(huán)帶采樣方法的步驟流程圖；

圖7為本發(fā)明一實施例的全景視頻改進雙環(huán)帶采樣裝置的系統架構圖；

圖8所示為一個用分辨率為4096×2048的經緯圖表示的全景視頻的其中一幅圖像；

圖9所示為采用本發(fā)明一實施例后所得的圖像。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種全景視頻改進雙環(huán)帶采樣方法，包括：

步驟一，用兩條緯度分別為W₁、W₂的緯線以及赤道將球面分成3個環(huán)形曲面，將這些環(huán)形曲面按由北至南的方向依次記為“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”；

步驟二，用等間隔的6條經線沿赤道方向將所述“水平環(huán)”分成6個區(qū)域，依次記為O_i，i＝0,1,2,3,4,5；

步驟三，在球面上標記出8個點，依次記為P_i，i＝1,2,...,8；

步驟四，經過P₁、P₂、P₃和P₄作圓，所述P₁、P₂、P₃和P₄這四點在同一個圓上，只保留P₁和P₄之間的劣弧，記為NE₀，P₂和P₃之間的劣弧，記為SE₀，取緯度W₁緯線上P₁和P₄之間的劣弧，記為NE₁，緯度W₂緯線上P₂和P₃之間的劣弧，記為SE₁，NE₀和NE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₀；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₁，類似地，在西半球，可以得到NW₀和NW₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₂；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₃；

步驟五，用東經90度經線和西經90度經線構成的圓，將所述“頂部”和“底部”的剩余部分等分，得到形狀、大小完全一致的四個部分，分別記為O₆，O₇，O₈，O₉，至此，將球面分成了14塊，如圖4、圖5所示；

步驟六，根據空間清晰度要求，對包括O_i，i＝0,1,…,12,13的每個部分進行采樣，采樣后都是矩形。

本發(fā)明一實施例中，于所述步驟一中，從球心的角度觀察，所述“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”按照從上至下的順序排列。

本發(fā)明一實施例中，于所述步驟二中，6條經線的經度分別為東經30度，東經90度，東經150度和西經30度，西經90度，西經150度，O₀和O₅應該是相鄰的，O₀和O₅的分隔線為西經30度經線，從球心的角度觀察，O_i在O_i+1的左邊。

本發(fā)明一實施例中，于步驟三中，點P₁是東經30度線和緯度為W₁的緯線的交點；點P₂是東經30度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₃是東經150度線和緯度為W₁的緯線的交點；點P₄是東經150度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₅是西經30度線和緯度為W₁的緯線的交點；點P₆是西經30度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₇是西經150度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₈是西經150度線和緯度為W₁的緯線的交點。

本發(fā)明一實施例中，于步驟四中，O₁₁與O₁、O₂相鄰；O₁₀與O₄、O₅相鄰；O₁₂與O₄、O₅相鄰；O₁₃與O₁、O₂相鄰。

本發(fā)明一實施例中，于步驟五中，O₆與O₀、O₇、O₁₀、O₁₁相鄰；O₇與O₃、O₆、O₁₀、O₁₁相鄰；O₈與O₀、O₉、O₁₂、O₁₃相鄰；O₉與O₃、O₈、O₁₂、O₁₃相鄰。

本發(fā)明一實施例中，于步驟六中，處于水平環(huán)的6個區(qū)域O_i，i＝0,1,2,3,4,5橫向采樣點之和為M；O₀與O₆、O₇、O₈、O₉共5個區(qū)域縱向采樣點之和為N。

本發(fā)明一實施例中，該方法還包括：根據空間清晰度要求，在存儲時，首先記錄N和M；M為處于水平環(huán)的6個區(qū)域O_i，i＝0,1,2,3,4,5橫向采樣點之和；N為O₀與O₆、O₇、O₈、O₉共5個區(qū)域縱向采樣點之和，然后將所得的所有采樣點的數據按照以下順序排成一列：(0,0),(0,1),...,(0,M₀-1),(1,0),(1,1),...,(1,M₁-1),...,(N-1,0),(N-1,1),...,(N-1,M_N-1-1)。

本發(fā)明一實施例中，該方法還包括：在平面顯示器上顯示時，將所得的采樣點數據排列在一個N行、M列的矩形區(qū)域內，并將每一行編號為(i,0)的數據對齊，其他數據依次排列，矩形區(qū)域內沒有填滿的部分用任意數據填充。

為達到上述目的，本發(fā)明還提供一種全景視頻改進雙環(huán)帶采樣裝置，包括：

球面分割單元，用于用兩條緯度分別為W₁、W₂的緯線以及赤道將球面分成3個環(huán)形曲面，將這些環(huán)形曲面按由北至南的方向依次記為“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”；在此，用兩條緯線以及赤道將球面分成3個環(huán)形曲面，將這些環(huán)形曲面依次記為“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”；

水平環(huán)分割單元，用于用等間隔的6條經線沿赤道方向將所述“水平環(huán)”分成6個區(qū)域，依次記為O_i，i＝0,1,2,3,4,5；在此，用6條等間隔的經線將“水平環(huán)”沿赤道方向均勻分成6個區(qū)域，將這些區(qū)域依次記為O_i，i＝0,1,...,5；

標記單元，用于在球面上標記出8個點，依次記為P_i，i＝1,2,...,8；

其他環(huán)形曲面分割單元，用于經過P₁、P₂、P₃和P₄作圓，所述P₁、P₂、P₃和P₄這四點在同一個圓上，只保留P₁和P₄之間的劣弧，記為NE₀，P₂和P₃之間的劣弧，記為SE₀，取緯度W₁緯線上P₁和P₄之間的劣弧，記為NE₁，緯度W₂緯線上P₂和P₃之間的劣弧，記為SE₁，NE₀和NE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₀；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₁，類似地，在西半球，可以得到NW₀和NW₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₂；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₃；在此，通過球面上的8個經線和緯線的交點作2個圓，分割“底部”和“頂部”得到O₁₀、O₁₁、O₁₂、O₁₃；

剩余部分分割單元，用于用東經90度經線和西經90度經線構成的圓，將所述“頂部”和“底部”的剩余部分等分，得到形狀、大小完全一致的四個部分，分別記為O₆，O₇，O₈，O₉，至此，將球面分成了14塊，如圖4、圖5所示；

采樣值計算單元，用于根據空間清晰度要求，對包括O_i，i＝0,1,…,12,13的每個部分進行采樣，采樣后都是矩形。在此，計算該水平環(huán)分割單元，該其他環(huán)形曲面分割單元和該剩余部分分割單元得到的球面上的每一個區(qū)域內的光線的平均值，作為該區(qū)域對應的采樣點的采樣值。

本發(fā)明一實施例中，球面分割單元，用于從球心的角度觀察，將所述“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”按照從上至下的順序排列。

本發(fā)明一實施例中，水平環(huán)分割單元，用于將6條經線的經度分別確定為東經30度，東經90度，東經150度和西經30度，西經90度，西經150度，O₀和O₅應該是相鄰的，O₀和O₅的分隔線為西經30度經線，從球心的角度觀察，O_i在O_i+1的左邊。

本發(fā)明一實施例中，標記單元，用于確定點P₁是東經30度線和緯度為W₁的緯線的交點；點P₂是東經30度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₃是東經150度線和緯度為W₁的緯線的交點；點P₄是東經150度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₅是西經30度線和緯度為W₁的緯線的交點；點P₆是西經30度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₇是西經150度線和緯度為W₂的緯線的交點；點P₈是西經150度線和緯度為W₁的緯線的交點。

本發(fā)明一實施例中，所述其他環(huán)形曲面分割單元，用于確定O₁₁與O₁、O₂相鄰；O₁₀與O₄、O₅相鄰；O₁₂與O₄、O₅相鄰；O₁₃與O₁、O₂相鄰。

本發(fā)明一實施例中，所述剩余部分分割單元，用于確定O₆與O₀、O₇、O₁₀、O₁₁相鄰；O₇與O₃、O₆、O₁₀、O₁₁相鄰；O₈與O₀、O₉、O₁₂、O₁₃相鄰；O₉與O₃、O₈、O₁₂、O₁₃相鄰。

本發(fā)明一實施例中，所述采樣值計算單元，用于確定處于水平環(huán)的6個區(qū)域O_i，i＝0,1,2,3,4,5橫向采樣點之和為M；O₀與O₆、O₇、O₈、O₉共5個區(qū)域縱向采樣點之和為N。

本發(fā)明一實施例中，還包括，存儲模塊，用于根據空間清晰度要求，在存儲時，首先記錄N和M；M為處于水平環(huán)的6個區(qū)域O_i，i＝0,1,2,3,4,5橫向采樣點之和；N為O₀與O₆、O₇、O₈、O₉共5個區(qū)域縱向采樣點之和，然后將所得的所有采樣點的數據按照以下順序排成一列：(0,0),(0,1),...,(0,M₀-1),(1,0),(1,1),...,(1,M₁-1),...,(N-1,0),(N-1,1),...,(N-1,M_N-1-1)。

本發(fā)明一實施例中，還包括顯示模塊，用于在平面顯示器上顯示時，將所得的采樣點數據排列在一個N行、M列的矩形區(qū)域內，并將每一行編號為(i,0)的數據對齊，其他數據依次排列，矩形區(qū)域內沒有填滿的部分用任意數據填充。

與現有技術相比，本發(fā)明一種全景視頻改進雙環(huán)帶采樣方法及裝置，減少了采樣結構冗余，保持了采樣點在球面上的相鄰關系，使得在達到相同的空間清晰度的條件下，采用點數少，采用后的數據量小，壓縮效率高。

圖6為本發(fā)明一種全景視頻改進雙環(huán)帶采樣方法的步驟流程圖。如圖6所示，本發(fā)明一種全景視頻改進雙環(huán)帶采樣方法，包括如下步驟：

步驟S201，用兩條緯度分別為W₁、W₂的緯線以及赤道將球面分成3個環(huán)形曲面，將這些環(huán)形曲面按由北至南的方向依次記為“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”；

步驟S202，用等間隔的6條經線沿赤道方向將“頂部”分成6個區(qū)域，依次記為O_i，i＝0,1,2,3,4,5；

步驟S203，通過球面上的8個經線和緯線的交點作2個圓，分割“底部”和“頂部”得到O₁₀、O₁₁、O₁₂、O₁₃；

步驟S204，用東經90度經線和西經90度經線構成的圓，將“頂部”和“底部”的剩余部分等分，得到形狀、大小完全一致的四個部分，分別記為O₆，O₇，O₈，O₉。至此，將球面分成了14塊，如圖4、圖5所示。

步驟S205，計算步驟S202、步驟S203、步驟S204得到的球面上的每一個區(qū)域內的光線值，通過某種插值方法得到該區(qū)域內各個采樣點的采樣值。

根據空間清晰度要求，在存儲時，首先記錄N和M；M為處于水平環(huán)的6個區(qū)域O_i，i＝0,1,2,3,4,5橫向采樣點之和；N為O₀與O₆、O₇、O_8、O₉共5個區(qū)域縱向采樣點之和，然后將所得的所有采樣點的數據按照以下順序排成一列：(0,0),(0,1),...,(0,M₀-1),(1,0),(1,1),...,(1,M₁-1),...,(N-1,0),(N-1,1),...,(N-1,M_N-1-1)。

在平面顯示器上顯示時，可以將所得的采樣點數據排列在一個N行、M列的矩形區(qū)域內，并將每一行編號為(i,0)的數據對齊，其他數據依次排列。矩形區(qū)域內沒有填滿的部分可以用任意數據填充。在進行壓縮編碼的時候，也可以參照在平面顯示器上顯示時的排列方式。

圖7為本發(fā)明一種全景視頻改進雙環(huán)帶采樣裝置的系統架構圖。如圖7所示，本發(fā)明一種全景視頻改進雙環(huán)帶采樣裝置，包括：球面分割單元501、水平環(huán)分割單元502、其他環(huán)形曲面分割單元503、剩余部分分割單元504以及采樣值計算單元505。

其中，球面分割單元501用兩條緯線以及赤道將球面分成3個環(huán)形曲面，將這些環(huán)形曲面依次記為“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”。

水平環(huán)分割單元502用6條等間隔的經線將“水平環(huán)”沿赤道方向均勻分成6個區(qū)域，將這些區(qū)域依次記為O_i，i＝0,1,...,5；從球心的角度觀察，O_i在O_i+1的左邊。

其他環(huán)形曲面分割單元503通過球面上的8個經線和緯線的交點作2個圓，分割“底部”和“頂部”得到O₁₀、O₁₁、O₁₂、O₁₃；其中，O₁₁與O₁、O₂相鄰；O₁₀與O₄、O₅相鄰；O₁₂與O₄、O₅相鄰；O₁₃與O₁、O₂相鄰。

剩余部分分割單元504用東經90度經線和西經90度經線構成的圓，將“頂部”和“底部”的剩余部分等分，得到形狀、大小完全一致的四個部分，分別記為O₆，O₇，O₈，O₉。至此，將球面分成了14塊；其中，O₆與O₀、O₇、O₁₀、O₁₁相鄰；O₇與O₃、O₆、O₁₀、O₁₁相鄰；O₈與O₀、O₉、O₁₂、O₁₃相鄰；O₉與O₃、O₈、O₁₂、O₁₃相鄰。

采樣值計算單元505，計算水平環(huán)分割單元502、其他面積環(huán)形曲面分割單元503和剩余部分分割單元504得到的球面上的每一個區(qū)域內的光線值，通過某種插值方法得到該區(qū)域內各個采樣點的采樣值。

根據清晰度要求，本發(fā)明在存儲時，首先記錄N和M；M為處于水平環(huán)的6個區(qū)域O_i，i＝0,1,2,3,4,5橫向采樣點之和；N為O₀與O₆、O₇、O_8、O₉共5個區(qū)域縱向采樣點之和，然后將所得的所有采樣點的數據按照以下順序排成一列：(0,0),(0,1),...,(0,M₀-1),(1,0),(1,1),...,(1,M₁-1),...,(N-1,0),(N-1,1),...,(N-1,M_N-1-1)。

在平面顯示器上顯示時，可以將所得的采樣點數據排列在一個N行、M列的矩形區(qū)域內，并將每一行編號為(i,0)的數據對齊，其他數據依次排列。矩形區(qū)域內沒有填滿的部分可以用任意數據填充。在進行壓縮編碼的時候，也可以參照在平面顯示器上顯示時的排列方式。

以下將通過具體實施例來進一步說明本發(fā)明：

實施例一

如圖8所示為一個用分辨率為4096×2048的經緯圖表示的全景視頻的其中一幅圖像，在本發(fā)明具體實施例中，該全景視頻為彩色視頻，具有三個分量。假設所采用的顏色分量是RGB，采樣后仍然用RGB表示每個采樣點的顏色。假設空間清晰度的要求對三個分量是相同的，都是N＝1252，M＝2304，量化精度要求對每個分量也是相同的，都是量化為256級。則對每個分量，重復如下步驟一到步驟六：

步驟一，用兩條緯度分別為北緯30度和南緯30度的緯線以及赤道將球面分成3個環(huán)形曲面，將這些環(huán)形曲面按由北至南的方向依次記為“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”。

步驟二，用等間隔的6條經線沿赤道方向將“水平環(huán)”分成6個區(qū)域，依次記為O_i，i＝0,1,2,3,4,5；這6條經線的經度分別為東經30度，東經90度，東經150度，西經30度，西經90度，西經150度。采樣點的編號為(768,0),(768,1)...,(768,2303)。其中編號為(768,0)的采樣點對應的區(qū)域和編號為(768,2303)的采樣點對應的區(qū)域是相鄰的，它們的分割線是西經160度經線。從球心的角度觀察，編號為(768,k)的采樣點對應的區(qū)域在編號為(768,k+1)的采樣點對應的區(qū)域的左側。

步驟三，在球面上標記出8個點，依次記為P_i，i＝1,2,...,8；其中點P₁是東經30度線和北緯30度線的交點；點P₂是東經30度線和南緯30度線的交點；點P₃是東經150度線和緯度為南緯30度線的交點；點P₄是東經150度線和北緯30度線的交點；點P₅是西經30度線和北緯30度線的交點；點P₆是西經30度線和南緯30度線的交點；點P₇是西經150度線和南緯30度線的交點；點P₈是西經150度線和北緯30度線的交點。

步驟四，經過P₁/P₂/P₃/P₄作圓(顯然這四點在同一個圓上)，只保留P₁和P₄之間的劣弧(記為NE₀)、P₂和P₃之間的劣弧(記為SE₀)。取緯度W₁緯線上P₁和P₄之間的劣弧(記為NE₁)，緯度W₂緯線上P₂和P₃之間的劣弧(記為SE₁)。那么，NE₀和NE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₀；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₁。類似地，在西半球，可以得到NW₀和NW₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₂；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₃。

步驟五，用東經90度經線和西經90度經線構成的圓，將“頂部”和“底部”的剩余部分等分，得到形狀、大小完全一致的四個部分，分別記為O₆，O₇，O₈，O₉。至此，將球面分成了14塊，如圖4、圖5所示。

步驟六，根據空間清晰度要求，對每個部分(O_i，i＝0,1,…,12,13)進行采樣，采樣后都是矩形。由于N＝1152，M＝2304，令每個區(qū)域的采樣點相同，即需要2304/6＝384個橫向采樣點，共1152/3＝384行。計算步驟二、步驟三、步驟四和步驟五得到的球面上的每一個區(qū)域內所有的光線值，并進行256級量化，得到若干個0到255之間的整數值，通過雙線性插值的方法，得到384x384＝147456個采樣點，作為該區(qū)域對應的采樣點的采樣值。

在存儲時，首先記錄每個分量采樣的行數1152和每行最大的采樣點數2304。然后將所得的所有采樣點的數據按照以下順序排成一列：(0,0),(0,1),...,(0,M₀-1),(1,0),(1,1),...,(1,M₁-1),...,(1151,0),(1151,1),...,(1151,M₁₁₅₁-1)。同一個采樣點的三個分量按照B,G,R的順序排列。

在平面顯示器上顯示時，可以將所得的采樣點排列在一個1152行、2304列的矩形區(qū)域內。同時，對于原本屬于O₇和O₉的采樣點，將每一行編號為(i,0)的數據放在每一行的第384x2+1＝769個位置，編號為(i,k),k＝1...M_i的采樣點的數據放在第i行第384x2+1+k個位置；對于原本屬于O₆、O₈、O₁₀、O₁₁、O₁₂和O₁₃的采樣點，將每一行編號為(i,0)的數據放在每一行的第384+1＝385個位置，編號為(i,k),k＝1...M_i的采樣點的數據放在第i行第384+1+k個位置；對于原本屬于O₀、O₁、O₂、O₃、O₄和O₅的采樣點，將每一行編號為(i,0)的數據放在每一行的第1個位置。對于其它矩形區(qū)域里沒有填滿的部分，用255填充，所得圖像如圖9所示。

實施例二

如圖8所示為一個用分辨率為4096×2048的經緯圖表示的全景視頻的其中一幅圖像，在本發(fā)明具體實施例中，該全景視頻為彩色視頻，具有三個分量。假設所采用的顏色分量是YcbCr，采樣比例是4:4:4，采樣后仍然用YCbCr表示每個采樣點的顏色。假設空間清晰度的要求對Y分量是N＝1152，M＝2304，對Cb和Cr分量是N＝576，M＝1152，量化精度要求對每個分量是相同的，都是量化為256級。

則對Y分量，進行如下步驟：

步驟一，用兩條緯度分別為北緯30度和南緯30度的緯線以及赤道將球面分成3個環(huán)形曲面，將這些環(huán)形曲面按由北至南的方向依次記為“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”。

步驟二，用等間隔的6條經線沿赤道方向將“水平環(huán)”分成6個區(qū)域，依次記為O_i，i＝0,1,2,3,4,5；這6條經線的經度分別為東經30度，東經90度，東經150度，西經30度，西經90度，西經150度。采樣點的編號為(768,0),(768,1)...,(768,2303)。其中編號為(768,0)的采樣點對應的區(qū)域和編號為(768,2303)的采樣點對應的區(qū)域是相鄰的，它們的分割線是西經160度經線。從球心的角度觀察，編號為(768,k)的采樣點對應的區(qū)域在編號為(768,k+1)的采樣點對應的區(qū)域的左側。

步驟三，在球面上標記出8個點，依次記為P_i，i＝1,2,...,8；其中點P₁是東經30度線和北緯30度線的交點；點P₂是東經30度線和南緯30度線的交點；點P₃是東經150度線和緯度為南緯30度線的交點；點P₄是東經150度線和北緯30度線的交點；點P₅是西經30度線和北緯30度線的交點；點P₆是西經30度線和南緯30度線的交點；點P₇是西經150度線和南緯30度線的交點；點P₈是西經150度線和北緯30度線的交點。

步驟四，經過P₁/P₂/P₃/P₄作圓(顯然這四點在同一個圓上)，只保留P₁和P₄之間的劣弧(記為NE₀)、P₂和P₃之間的劣弧(記為SE₀)。取緯度W₁緯線上P₁和P₄之間的劣弧(記為NE₁)，緯度W₂緯線上P₂和P₃之間的劣弧(記為SE₁)。那么，NE₀和NE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₀；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₁。類似地，在西半球，可以得到NW₀和NW₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₂；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₃。

步驟五，用東經90度經線和西經90度經線構成的圓，將“頂部”和“底部”的剩余部分等分，得到形狀、大小完全一致的四個部分，分別記為O₆，O₇，O₈，O₉。至此，將球面分成了14塊，如圖4、圖5所示。

步驟六，根據空間清晰度要求，對每個部分(O_i，i＝0,1,…,12,13)進行采樣，采樣后都是矩形。由于N＝1152，M＝2304，令每個區(qū)域的采樣點相同，即需要2304/6＝384個橫向采樣點，共1152/3＝384行。計算步驟二、步驟三、步驟四和步驟五得到的球面上的每一個區(qū)域內所有的光線值，并進行256級量化，得到若干個0到255之間的整數值，通過雙線性插值的方法，得到384x384＝147456個采樣點，作為該區(qū)域對應的采樣點的采樣值。

則對Cb和Cr分量，分別進行如下步驟：

步驟一，用兩條緯度分別為北緯30度和南緯30度的緯線以及赤道將球面分成3個環(huán)形曲面，將這些環(huán)形曲面按由北至南的方向依次記為“頂部”、“水平環(huán)”、“底部”。

步驟二，用等間隔的6條經線沿赤道方向將“水平環(huán)”分成6個區(qū)域，依次記為O_i，i＝0,1,2,3,4,5；這6條經線的經度分別為東經30度，東經90度，東經150度，西經30度，西經90度，西經150度。采樣點的編號為(384,0),(384,1)...,(384,1151)。其中編號為(384,0)的采樣點對應的區(qū)域和編號為(384,1151)的采樣點對應的區(qū)域是相鄰的，它們的分割線是西經160度經線。從球心的角度觀察，編號為(384,k)的采樣點對應的區(qū)域在編號為(384,k+1)的采樣點對應的區(qū)域的左側。

步驟三，在球面上標記出8個點，依次記為P_i，i＝1,2,...,8；其中點P₁是東經30度線和北緯30度線的交點；點P₂是東經30度線和南緯30度線的交點；點P₃是東經150度線和緯度為南緯30度線的交點；點P₄是東經150度線和北緯30度線的交點；點P₅是西經30度線和北緯30度線的交點；點P₆是西經30度線和南緯30度線的交點；點P₇是西經150度線和南緯30度線的交點；點P₈是西經150度線和北緯30度線的交點。

步驟四，經過P₁/P₂/P₃/P₄作圓(顯然這四點在同一個圓上)，只保留P₁和P₄之間的劣弧(記為NE₀)、P₂和P₃之間的劣弧(記為SE₀)。取緯度W₁緯線上P₁和P₄之間的劣弧(記為NE₁)，緯度W₂緯線上P₂和P₃之間的劣弧(記為SE₁)。那么，NE₀

和NE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₀；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₁。類似地，在西半球，可以得到NW₀和NW₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₂；SE₀和SE₁圍成一個封閉的區(qū)域，記為O₁₃。

步驟五，用東經90度經線和西經90度經線構成的圓，將“頂部”和“底部”的剩余部分等分，得到形狀、大小完全一致的四個部分，分別記為O₆，O₇，O₈，O₉。至此，將球面分成了14塊，如圖4、圖5所示。

步驟六，根據空間清晰度要求，對每個部分(O_i，i＝0,1,…,12,13)進行采樣，采樣后都是矩形。由于N＝576，M＝1152，令每個區(qū)域的采樣點相同，即需要1152/6＝192個橫向采樣點，共576/3＝192行。計算步驟二、步驟三、步驟四和步驟五得到的球面上的每一個區(qū)域內所有的光線值，并進行256級量化，得到若干個0到255之間的整數值，通過雙線性插值的方法，得到192x192＝36864個采樣點，作為該區(qū)域對應的采樣點的采樣值。

在存儲時，首先記錄Y分量采樣的行數1152和每行最大的采樣點數2304，Cb分量采樣的行數576和每行最大的采樣點數1152。Cr分量采樣的行數576和每行最大的采樣點數1152。然后將所得的Y分量采樣點的數據按照以下順序排成一列：(0,0),(0,1),...,(0,M₀-1),(1,0),(1,1),...,(1,M₁-1),...,(1151,0),(1151,1),...,(1151,M₁₁₅₁-1)。在Y分量采樣點的數據后面將所得的Cb分量采樣點的數據按照以下順序排成一列：(0,0),(0,1),...,(0,M₀-1),(1,0),(1,1),...,(1,M₁-1),...,(575,0),(575,1),...,(575,M₅₇₅-1)。在Cb分量采樣點的數據后面將所得的Cr分量采樣點的數據按照以下順序排成一列：(0,0),(0,1),...,(0,M0-1),(1,0),(1,1),...,(1,M₁-1),...,(575,0),(575,1),...,(575,M₅₇₅-1)。

綜上所述，本發(fā)明一種全景視頻等密度采樣方法及裝置減少了采樣結構冗余，保持了采樣點在球面上的相鄰關系，使得在達到相同的空間清晰度的條件下，采用點數少，采用后的數據量小，壓縮效率高。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

專業(yè)人員還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。專業(yè)技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發(fā)明的范圍。

顯然，本領域的技術人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內。