CN103813180A - 一种自适应显示设备的媒体分辨率变换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应显示设备的媒体分辨率变换方法，包括以下步骤：步骤1：根据显示设备的分辨率对显示设备进行分类；步骤2：匹配显示设备的显示分辨率需要；步骤3：采用H.265视频编码标准和多进制的小波变换方法，对源媒体的分辨率进行相应的整数倍率分辨率的降低；步骤4：将处理后的媒体在显示设备上投影或播放。本发明可以实现对原媒体流任意整数倍分辨率的缩小，得到转换后媒体源在当前设备上进行显示播放，从而实现不同设备中的分辨率自适应转变，以达到不同设备针对不同显示的最适合分辨率显示需求，使得改变后的分辨率可以与显示设备更加契合，提高视觉体验效果。

Description

一种自适应显示设备的媒体分辨率变换方法

技术领域

本发明涉及媒体处理技术领域，具体涉及一种自适应显示设备的媒体分辨率变换方法。

背景技术

随着科技的发展，各式各样具备显示功能的设备或显示设施相继出现。由于具有显示功能的各个设备之间具有很大的显示差异，它们的尺寸比例甚至成像原理技术千差万别，支持的分辨率范围更是各不相同。人们对于多媒体显示有了更高要求，希望能在其拥有的任何设备上清晰、方便浏览和欣赏。于是涌现出了大量不同分辨率的片源，通常情况下人们是要选择适合其设备分辨率的片源或者进行压缩转化以适应在不同设备上播放，这样不仅耗时而且限制了人们对多媒体资讯的分享。因为，如果选择的分辨率高于特定设备所支持的分辨率，则无法播放；如果低于特定设备所支持的分辨率则无法达到最佳效果。尤其在出现了虚拟成像和全息投影的技术后，屏幕将会随着实际环境而发生变化。

随着科学技术水平的提高以及经济社会的发展，对信息内容多样化，形式一体化的要求的提高，使得人们在使用显示设备的过程中，希望可以根据自身需要自动匹配出最适合自己设备的分辨率，以达到最佳的显示效果。因此，可变分辨率技术的提出迫在眉捷。

现有的一种改变分辨率以适应多种不同设备的方法是通过一个控制装置来控制显示屏的显示内容，这个控制装置包含一个微型处理器，这个微型处理器连接一个存储模块，而存储模块中存有所要播放的多媒体内容。微型处理器系统有一个信号输入端连接一个触发装置，一旦触发装置向其发出指令，微型处理器就会根据指令的要求选择适合的分辨率的多媒体信息然后传送到显示屏，实现自动匹配恰当的分辨率，而无需人工干预。然而，这样一种装置布置起来要耗费一定的成本。因为如果只有少数几个这样的装置，那么无法使可变分辨率技术普及化。同时频繁的显示配置请求，会使微型处理器成为实现可变分辨率技术的瓶颈，在大范围内布置大量此类装置也将会付出巨大的额外代价。其次，大量相同内容，不同分辨率的视频源存放在存储模块会造成数据冗余，存储模块本身容量大小也是有限制的。一旦遇到分辨率内容不在存储模块中的请求，需要微型处理器进行转换后再传输。最后，遇到成像原理不同的设备则束手无策。

因此，有必要提供一种自适应显示设备的媒体分辨率变换方法来解决不同设备中的分辨率自适应转变，以达到不同设备针对不同显示的最适合分辨率显示需求，同时满足用户显示需求时，最适合分辨率的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应显示设备的媒体分辨率变换方法，为解决不同显示设备中的分辨率自适应转变。

因此，本发明提供了一种自适应显示设备的媒体分辨率变换方法，适用于将高分辨率的源媒体转换成适应显示设备的低分辨率媒体，包括以下步骤：步骤1：根据显示设备的分辨率对显示设备进行分类；步骤2：匹配显示设备的显示分辨率需要；步骤3：采用H.265视频编码标准和多进制的小波变换方法，对源媒体的分辨率进行相应的整数倍率分辨率的降低；步骤4：将处理后的媒体在显示设备上投影或播放。

较佳地，所述步骤1中显示设备分为：高分辨率设备，中分辨率设备及低分辨率设备，分辨率高于376像素分为高分辨率设备；分辨率在276像素和376像素之间的分为中分辨率设备；分辨率低于276像素分为低分辨率设备。

较佳地，所述显示设备为显示器。

较佳地，所述显示设备为虚拟投影，虚拟投影时利用感应器监测当前可投影空间范围及使用者的移动方位，根据监测数据计算得出需要投影的分辨率，利用全息投影仪设备投影出媒体影像。

较佳地，所述步骤3进一步包括以下步骤：步骤31：对源媒体进行帧间分解，分解成独立的帧；步骤32：对源媒体进行帧内分解，用矩阵k_i*k_i表示；步骤33：对矩阵的每一个单元进行多进制小波分解变换；步骤34：对矩阵进行单元重构；步骤35：进行帧间合并，得到最终媒体。

与现有技术相比，本发明根据显示设备的显示分辨率分成几类，接着，根据匹配到当前设备的显示需要，采用基于最新的H.265视频编码标准和多进制的小波变换方式，对源媒体的分辨率进行任意整数倍率分辨率的降低，得到转换后媒体源在当前设备上进行显示播放，从而实现不同设备中的分辨率自适应转变，以达到不同设备针对不同显示的最适合分辨率显示需求，提高视觉体验效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明自适应显示设备的媒体分辨率变换方法的流程图；

图2是本发明实施例自适应显示设备的媒体分辨率变换方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如上所述，本发明的自适应显示设备的媒体分辨率变换方法及方法，主要解决不同设备中的分辨率自适应转变，以达到不同设备针对不同显示的最适合分辨率显示需求，同时满足用户显示需求时，最适合分辨率的要求。本发明的技术方案仅针对转换前的媒体源头是超高分辨率的源。以替代子模型方法的建模方法，结合中间过渡模型，利用无缝设计思想，根据设备最终显示分辨率分成几类。接着，根据匹配到当前设备的显示需要，采用基于最新的H.265视频编码标准和多进制的小波变换方式，对源媒体的分辨率进行任意整数倍率分辨率的降低，得到转换后媒体源在当前设备上进行显示播放。

具体地，参考图1，本发明实施例的自适应显示设备的媒体分辨率变换方法，包括以下步骤：

步骤S01：根据显示设备的分辨率对显示设备进行分类；

步骤S02：匹配显示设备的显示分辨率需要；

步骤S03：采用H.265视频编码标准和多进制的小波变换方法，对源媒体的分辨率进行相应的整数倍率分辨率的降低；

步骤S04：将处理后的媒体在显示设备上投影或播放。

较佳地，所述步骤1中显示设备分为：高分辨率设备，中分辨率设备及低分辨率设备，分辨率高于376像素分为高分辨率设备；分辨率在276像素和376像素之间的分为中分辨率设备；分辨率低于276像素分为低分辨率设备。

较佳地，所述显示设备为显示器。

较佳地，所述显示设备为虚拟投影，针对虚拟投影，本发明实施例提出利用无线感应器、红外感应器等设备监测当前可投影空间范围；显示设备自带的GPS系统和重力感应系统，监测出使用者的移动方位。根据监测数据得到当前可投影空间大小，计算得出需要投影的分辨率，利用全息投影仪设备投影出具体影像。

较佳地，所述步骤S03进一步包括以下步骤：

步骤31：对源媒体进行帧间分解，分解成独立的帧；

步骤32：对源媒体进行帧内分解，用矩阵k_i*k_i表示

；步骤33：对矩阵的每一个单元进行多进制小波分解变换；

步骤34：对矩阵进行单元重构；

步骤35：进行帧间合并，得到最终媒体。

具体地，采用替代子模型对设备进行可变分辨率建模，根据设备最适应的分辨率，以视网膜屏幕为标准的分辨率（326像素/英寸），以视网膜屏幕分辨率为参照分辨率，把设备分成高分辨率设备，中分辨率设备，低分辨率设备。如果设备显示分辨率高于（326+50）像素/英寸，则把该设备归为高分辨率设备；如果设备显示分辨率在326像素/英寸左右的，则把它归为中分辨率设备；如果设备显示分辨率低于（326-50）像素/英寸，则把它归为低分辨率设备。

分辨率是离散值，在高分辨率设备与中分辨率设备之间，以及中分辨率设备和低分辨率设备之间的界限很模糊，所以本发明实施例在替代子模型可变分辨率建模中增加了决策树分类器中间过渡模型。以现有已确定的数据，比如Iphone手机屏是中分辨率设备，乐视电视屏是高分辨率设备等构造出一棵决策树。构造出一棵决策树后，可以对现有设备进行决策树分类。若该设备分配到决策树的叶子结点（叶子结点就是高、中、低分辨率设备中的一种），利用吉尼度量公式计算分类后的纯度，若增加实例后的纯度对原始纯度的影响在可接受的范围内，就确定把该设备分为三类分辨率设备中的一类。

吉尼度量公式如下，其中k为分类数，在本方案中k=3。p_i为某个实例在类i中所占比例。当Gini(s)=0时，纯度最高。

$\mathrm{Gini}\left(s\right)=1-\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i^2$

把设备分类完毕后，若系统中有新增加的设备，可以按照此分配模型进行分类。每个分类中把分辨率以

的范围来划分为子类。每个分类的子类数目不超过一定规定的限值。

分类完毕后，基于H.265视频编码标准，首先求出当前设备i最适合分辨率与媒体源分辨率的比值，设为h_i。则

为所要缩小分辨率的倍数。利用H.265中对媒体进行任意整数倍划分的标准，把媒体源划分成k_i*k_i个单位块。

多进制小波变换采用局部函数在帧内和帧间同时进行分析，将媒体流首先在帧间进行分解，分解成相对独立的帧。每一帧进行多进制离散。多进制小波变换采用多尺度分析进行构造，得到在平方可积函数空间L²(R)上的正交分解。

设M=k_i(即所要缩小分辨率的倍数)且j,i∈Z，

为小波中的尺度函数，

为小波函数。可以根据公式

生成闭子空间列V_j，根据公式

得到W_j。V_j在V_j+1上的正交补空间设为W_j。对于在平方可积函数空间L²(R)任意的函数f，存在g_j∈w_j，f_i∈v_i，让如下等式成立f=∑g_i=f_i+∑_j≥ig_i。

把媒体源划分成k_i*k_i个单位块，把它看成一个k_i*k_i的矩阵。对于分解后得到的每一帧，表示成{C,m,n|m,n∈_Z}。利用多进制小波多分辨分解概念和张量积，利用以下公式进行多进制小波分解以及小波重构。

其中，第j+1层的低频部分称为第j+1层的高频部分为

多进制小波正交分解原理如下：

$c_{i,l}^{j+1}=\underset{m}{\mathrm{\Σ}}\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{h}_{m-\mathrm{Mk}}{h}_{n-\mathrm{Ml}}{c}_{m,n}^j$

$D_{i,l}^{j+1,s_1,s_2}=\left\{\begin{array}{c}\underset{m}{\mathrm{\Σ}}\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{h}_{m-\mathrm{Mk}}{g}_{n-\mathrm{Ml}}^{s_2}{c}_{m,n}^j,s_1=0,s_2\∈[1,M-1]\\ \underset{m}{\mathrm{\Σ}}\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{g}_{m-\mathrm{Ml}}^{s_1}{h}_{n-\mathrm{Mi}}{c}_{m,n}^j,s_2=0,s_1\∈[1,M-1]\\ \underset{m}{\mathrm{\Σ}}\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{g}_{m-\mathrm{Mi}}^{s_1}{g}_{n-\mathrm{Ml}}^{s_2}{c}_{m,n}^j,s_1,s_2\∈[1,M-1]\end{array}\right.$

重构原理如下：

$\begin{array}{c}{c}_{i,l}^j=\underset{m}{\mathrm{\Σ}}\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{h}_{i-\mathrm{Mm}}{h}_{l-\mathrm{mn}}{c}_{i,l}^{j+1}+\underset{s_1,s_2=0,s_1+s_2\≠0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m}{\mathrm{\Σ}}\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{g}_{i-\mathrm{Mm}}^{s_1}{g}_{i-\mathrm{Mn}}^{s_2}{D}_{j,i,l}^{j+1,s_1,s_2}\\ =\underset{m}{\mathrm{\Σ}}\underset{n}{\mathrm{\Σ}}(\mathrm{hi}-\mathrm{Mnhi}-\mathrm{Mn}{C}_{i,l}^{j+1}+\underset{s_1,s_2=0,s_1+s_2\≠0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{g}_{i-\mathrm{Mm}}^{s_1}{g}_{i-\mathrm{Mn}}^{s_2}{D}_{j,i,l}^{j+1,s_1,s_2})\end{array}$

重构后把帧之帧之间进行合并，得到的媒体为可以在随处显示系统中最终播放显示的媒体，称为最终媒体。最终媒体的分辨率很好的适应地当前播放它的设备的系统分辨率，用户可以得到尽可能高的视觉体验效果。

与现有技术相比，本发明根据显示设备的显示分辨率分成几类，接着，根据匹配到当前设备的显示需要，采用基于最新的H.265视频编码标准和多进制的小波变换方式，对源媒体的分辨率进行任意整数倍率分辨率的降低，得到转换后媒体源在当前设备上进行显示播放，从而实现不同设备中的分辨率自适应转变，以达到不同设备针对不同显示的最适合分辨率显示需求。本发明在视频的传输过程中可以消耗较少的带宽，并且未来的4K和8K超高清媒体流同样支持。在降低分辨率的同时，尽可能保持原媒体流的结构性特征，而不是直接抛弃或模糊。本发明可以实现对原媒体流任意整数倍分辨率的缩小，使得改变后的分辨率可以与显示设备更加契合，提高视觉体验效果。

以上对本发明实施例所提供的自适应显示设备的媒体分辨率变换方法，进行了详细介绍，本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种自适应显示设备的媒体分辨率变换方法，适用于将高分辨率的源媒体转换成适应显示设备的低分辨率媒体，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据显示设备的分辨率对显示设备进行分类；

步骤2：匹配显示设备的显示分辨率需要；

步骤3：采用H.265视频编码标准和多进制的小波变换方法，对源媒体的分辨率进行相应的整数倍率分辨率的降低；

步骤4：将处理后的媒体在显示设备上投影或播放。

2.如权利要求1所述的自适应显示设备的媒体分辨率变换方法，其特征在于，所述步骤1中显示设备分为：高分辨率设备，中分辨率设备及低分辨率设备，分辨率高于376像素分为高分辨率设备；分辨率在276像素和376像素之间的分为中分辨率设备；分辨率低于276像素分为低分辨率设备。

3.如权利要求1或2所述的自适应显示设备的媒体分辨率变换方法，其特征在于，所述显示设备为显示器。

4.如权利要求1或2所述的自适应显示设备的媒体分辨率变换方法，其特征在于，所述显示设备为虚拟投影，虚拟投影时利用感应器监测当前可投影空间范围及使用者的移动方位，根据监测数据计算得出需要投影的分辨率，利用全息投影仪设备投影出媒体影像。

5.如权利要求1所述的自适应显示设备的媒体分辨率变换方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括以下步骤：

步骤31：对源媒体进行帧间分解，分解成独立的帧；

步骤32：对源媒体进行帧内分解，用矩阵k_i*k_i表示；

步骤33：对矩阵的每一个单元进行多进制小波分解变换；

步骤34：对矩阵进行单元重构；

步骤35：进行帧间合并，得到最终媒体。

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