[发明专利]基于帧间模式和运动修补的时域错误隐藏方法

说明书

技术领域

本发明属于视频编码技术领域，尤其是一种基于帧间模式和运动修补的时域错误隐藏方法。

背景技术

近年来，随着第三代移动通信和多媒体技术的快速发展，视频通信技术在很多方面都得到了广泛的应用，成为人们工作、学习和生活中必不可少的一部分。如用视频通信技术来实现实时现场信息的交流，在因特网上进行视频广播，用卫星视频传输系统建立远程作战指挥系统等等。但视频数据中同样存在多种冗余，包括时域冗余、空域冗余、统计冗余、结构冗余和视觉冗余等，信息数据量非常大，而且传输信道的带宽又相对有限，必须对视频数据进行压缩。

目前广泛使用的视频压缩编码标准H.264/AVC采用混合编码框架，编码器通过运动估计、运动补偿、离散余弦变换、块量化以及变长编码来最大限度降低视频信号中存在的空间和时间冗余，然而在获得高压缩效率的同时，也降低了码流对丢包或误码问题的鲁棒性，一旦出现丢包或误码，错误数据将作为其他数据的参考数据在空间域和时间域中迅速蔓延和扩散，视频质量将会成几何级数下降。但是由于互联网和无线网中网络环境的变化，丢包或误码现象难以避免。为了改善因丢包或误码而受到影响的视频画面质量，并兼顾错误恢复的实时性和高效性，错误隐藏技术被应用于H.264/AVC的容错机制中。

错误隐藏技术是利用人眼在主观视觉上对视频信息的高频部分并不敏感的特点，根据视频图像在时间和空间上的高度相关性，利用解码端已有的数据信息来隐藏受损的视频数据以减小或降低视频图像因丢包或误码产生的失真的一种后处理方法。错误隐藏技术主要分为两种：空域错误隐藏和时域错误隐藏。空域错误隐藏方法是基于图像的空间特性，利用帧内邻近宏块的信息来重新构造出丢失宏块内的像素点。时域错误隐藏方法是基于视频序列连续帧之间的强相关性，利用前一帧的相关信息恢复出丢失块的细节。使用时域错误隐藏方法的一个关键问题是如何确定最合理的运动矢量。如果运动矢量在解码端正确解码，则可直接用来进行错误隐藏。但是，在大多数情况下，丢失宏块的运动矢量也无法正确解码。有一种解决方法是零运动矢量法，它利用参考帧中同一位置的宏块来替代受损宏块，但对于运动剧烈，前后帧图像差别较大的情况，会产生明显块效应。还有一种方法是基于空间运动的平滑性，结合与其空间相邻宏块对应的可能运动矢量中给出一个统计结果，但这种方法依赖于运动矢量均匀分布这一前提。另一种方法是基于边界匹配的运动矢量匹配方法，该方法根据内边界和外边界的平滑性选择一个最合理的运动矢量，但如果宏块位于物体的边界、边界的插值比较大和离散余弦变换的系数变化比较剧烈的区域，容易产生错误的运动矢量，引起匹配失败，导致错误隐藏的效果下降。此外，L.YChen 等(L.YChen,S.CChanandH.YShum,“Ajointmotion-imageinpainting methodforerrorconcealmentinvideocoding,”inImageProcessing,2006IEEEInternationalConferenceonIEEE,2006,pp.2241–2244)提出基于像素的运动修补算法。陈旭佩(采用修补技术的视频错误隐藏算法的研究[D]，上海交通大学，2008年)提出基于4×4块的运动修补算法。但两种算法复杂度高，运动矢量预测的正确性和错误隐藏的效果仍有改善的空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、能有效地提高运动矢量预测准确性及隐藏效果的基于帧间模式和运动修补的时域错误隐藏方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于帧间模式和运动修补的时域错误隐藏方法，包括以下步骤：

步骤1、根据与当前受损宏块上、下、左、右相邻的正确接收块的帧间模式信息进行错误隐藏方法分类，分别对运动矢量进行修复；

步骤2、使用运动补偿的方法，利用修复后得到的运动矢量在其参考帧中取得该受损块的重构值。

而且，所述步骤1对运动矢量进行修复的方法包括以下内容：

(1)如果相邻正确接收的宏块的子块存在最小分割为4×4，4×8，8×4的帧间模式或存在Intra的帧间模式，则把当前受损宏块划分为16个4×4的块，对每个4×4块的运动矢量用基于运动修补的方法进行修复；

(2)如果相邻正确接收的宏块的子块只存在最小分割为8×8，8×16或16×8的帧间模式，则把当前受损宏块划分为4个8×8的块，对每个8×8块的运动矢量用基于运动修补的方法进行修复；