1．目的及意义

1.1题目：360VR视频投影格式与视频质量评估的研究

1.2研究背景：

在日常的生活中，由于视角的单一，或是作者想突出表达的内容，呈现给观众的视频总是基于某个固定的视角。这在一定程度上限制了观众的观感，因为不同的观众对于同一影片同一个时间刻度的关注点可能是不同的。此外，单一视角的影片具有一致性，观众无法参与其中，无法将影片的内容的氛围感发挥到最大。随着科学技术的发展，全景视频慢慢进入人们的视野。全景视频，又称为360度视频，允许用户能够以水平方向360度，竖直方向180度自由地根据自己的喜好选择不同的角度观看视频，给用户带来了更好的沉浸式的体验，让用户有了身临其境的感觉。并使得用户得以克服时间，空间的阻碍，从而能感受到别致的景色风光，例如喜马拉雅山脉的壮阔，太平洋的波澜，夏日大三角的璀璨等等。

全景视频进一步的发展，就是VR视频。VR视频又称为虚拟现实视频。全景视频的内容因为是先前录制完成的，因此用户能够感受到内容仅限视频的本身。不同与全景视频，VR视频使得用户和视频的内容互动成为了可能。通过佩戴VR头戴式设备，手持相应的传感设备，就能够实现VR环境的漫游。例如身处在VR的海底世界的环境中，通过挥动手中的传感设备，就能够使得鱼群受到影响，改变游行的轨迹。VR视频进一步加强了用户与视频的交互性。

1.3国内外研究现状：

关于全景的概念，最早可以追溯到五代十国时期的《韩熙载夜宴图》^[1]以及北宋的《清明上河图》。通过将画轴首尾相接，观察者置于正中央便可实现全景的观赏，但是这种全景模式仅做到了水平方向，垂直方向则是一片空白。而在1974年，由德国的天文学家阿诺.彼得斯所绘制的世界地图^[2]（如今世界地图的前身）则基本实现了关于地球球体的一个水平竖直方向的内容的呈现。而在当下，全景视频慢慢进入了人们的视野。国外谷歌旗下的YouTube在线视频网站已经支持全景视频的观看，2015年所发布的关于刺客信条：枭雄的一段预告片为全景视频，用户通过点击界面左上角的方向按键调整选择自己欲观看的视角。国内的腾讯公司的关于抗日战争胜利70周年的大阅兵视频也开始支持全景的方式进行观看。

虚拟现实，其最早的概念于上世纪的八十年代初由美国人Lanier所提出，指利用计算机图形系统在计算机中生成的、可交互的三维环境，并且利用外接的各种传感器设备提供给人沉浸感觉的技术^[3]。而这种通过由计算机生成的、可交互的三维环境称为虚拟环境。2002年日本轻小说家川原砾在其作品《刀剑神域》^[4]中提出的完全沉浸式的虚拟现实的概念，所描绘的虚拟现实的世界进一步丰富人们对于虚拟现实的认知与向往。早期的虚拟现实主要的用途在于军事与航天领域。而在信息革命的浪潮中，随着计算机技术的普及与网络技术的发展，虚拟现实开始在娱乐，教育，体育以及旅游等多个产业发挥其优势。2007年，谷歌公司推出的谷歌街景是谷歌开始虚拟现实相关开发的起步。2014年，互联网公司Facebook收购了虚拟现实公司Oculus^[3]，着力于虚拟现实的研究开发。国内对应谷歌推出的谷歌街景，百度公司推出的百度地图的实景导航是VR技术在交通出行方面的一个较大的应用，HTC公司也于2018年开始将研发的重心移至虚拟现实设备的研发中。

1.4研究意义：

随着全景技术与虚拟现实的不断发展，其需要解决的问题也日益突出。不同于一般的视频，全景视频包含的视角是其数倍，对应的大数据量与当今网络传输性能的瓶颈之间的一对矛盾日益显现出来。此外，由于全景视频允许水平360度，垂直180度观看，本质是一个球状的视频，当今针对球状视频的编码还不成熟，其编码是将球形视频投影为平面视频以便于后期的编码传输。在投影过程中所出现的像素丢失，失真以及图形的扭曲变形等问题也成为当下急于解决的问题。因此，关于全景视频与虚拟现实的技术无论从应用前景而言还是当下需要解决的技术问题的角度出发，该方向的研究均具有十分显著的意义。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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2.1基本内容与目标：

研究的基本内容主要分为两大部分，第一部分为讨论全景视频各种投影格式的特点，实现的原理，所涉及到的基本的数学公式以及转换算法，并实现不同格式之间的转换。第二部分分析不同的投影格式对于全景视频的质量的影响，通过峰值信噪比（Peak Signal to Noise Ratio，PSNR）^[5]等指标进行定量的分析。