[发明专利]用于视频通信的综合抗误码视频编码方法

说明书

技术领域

本发明属于多媒体通信领域，具体地说是用一种在发生传输错误时能用利用反馈信息快速高效率的恢复图像的用于视频通信的综合抗误码视频编码方法，适用于支持宏块级多参考帧的视频编码器。

背景技术

随着通信技术和网络技术的迅速发展，视频通信系统正在得到越来越广泛的应用。例如视频会议、可视电话等。然而任何通信网络都不能保证传输过程完全可靠，特别是近年来逐渐得到广泛应用的无线网络由于受限于信号衰落、干扰和多径传输等的影响，具有较高的误码率，所以在易错信道特别是无线信道上的视频通信对视频编码算法提出了较高的要求。这就是视频码流应当具有一定的抗信道误码能力，在错误发生后，具有较强的错误恢复能力。这也是摆在研究者面前的一个难题和研究热点。

目前在视频通信系统中采用的各种视频编码算法都采用了传统的基于时间预测的混合视频编码方法。通过时间预测，视频编码算法尽可能的充分利用了运动图像相邻帧之间的相关性，减少了需要参加编码的图像复杂度，从而获得了比静止图像编码算法高的多的压缩率。但是，时间预测也使得视频码流对误码格外的敏感，误码导致的解码器和编码器中的参考帧不匹配会累积和扩散，在下一个I帧到来之前，错误会沿着时域向后传播，使后续图像发生错误，并且错误区域逐渐扩大。

在已经得到广泛应用的H.263和最新的视频编码算法H.264中吸取了多种行之有效的抗误码编码方法，例如：重同步，可逆变长编码，数据分区，灵活宏块顺序，冗余条带等。这些方法能在一定程度上减少误码对图像的破坏，使解码的图像质量更好。然而这些方法无法自适应信道质量，并且的抗误码能力依然非常有限，无法终止错误传播。在信道误码率很低时，它们降低了编码效率，在信道误码率提高时，它们的抗误码效果又难以令人满意。

除了抗误码编码方法外，抗误码解码和交互式抗误码编码也是视频通信中常用的抗误码方法。抗误码解码一般指解码器的错误掩盖，它可以在一定程度上恢复错误的图像，改善视觉效果，但是也不能终止错误传播。交互式抗误码编码出现在具有反馈信道的系统中，一般是指通过解码器反馈的错误信息调整编码器的操作，使图像的错误能够尽快恢复。这种方法对编码效率的影响较小，可以终止错误传播，但是存在延迟问题。

尽上述三类方法都已经得到了广泛的研究，但是这些方法各自都有缺点和不足，如何有效的把它们结合起来，在现有的视频编码算法的基础上得到实用的效率更高的抗误码性能仍然是一个值得研究的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种有效的把抗误码解码和交互式抗误码编码综合到现有的视频编码算法中，在基本不降低编码效率的前提下快速高效率的终止错误传播的用于视频通信的综合抗误码视频编码方法。

为了实现上述目的，本发明包含以下步骤：

在编码器方：

第一步骤、在编码每帧图像前，如果接收到解码器的错误反馈消息，编码器将对参考帧队列中所有受到误码影响的参考帧进行精确错误区域跟踪和同步错误掩盖。使编码器和解码器的参考帧队列恢复同步；

第二步骤、在编码每个宏块前，用新的编码模式和多参考帧选择算法确定宏块类型和编码参数；

第三步骤、在图像编码完毕后，保存所有宏块的编码模式，运动矢量、编码残差和错误掩码；

在解码器方：

第四步骤、对视频码流按照视频解码器的流程进行解码，并记录所有错误宏块的序号和错误掩盖方法；

第五步骤、在一帧图像解码完毕后，如果有误码，则发送错误反馈消息，包括帧序号，所有错误宏块的序号和错误掩盖方法到编码器。

上述第一步骤的精确错误区域跟踪和同步错误掩盖实际上是结合在一起进行。

上述第一步骤的精确错误区域跟踪和同步错误掩盖包括如下步骤：

第一步：确定对应解码器出错的参考帧；

第二步：对出错参考帧的所有错误宏块，用解码器反馈的错误掩盖方法进行错误掩盖；

第三步：将经过第二步的错误掩盖后所有发生改变的像素的错误掩码置‘1’，标记这些像素已经被“污染”了；

第四步：对于后续参考帧依次按如下方式进行处理：

对于每一帧的所有宏块按照编码顺序，根据其编码模式和运动矢量更新每个像素点的错误掩码：

如果一个像素点只有一个参考点，直接拷贝参考点的错误掩码；

如果一个像素点有多个参考点，对多个参考点的错误掩码取逻辑“或”的结果作为该像素点的错误掩码。