[发明专利]基于压缩感知和信息隐藏的视频差错掩盖方法

说明书

本发明公开了一种基于压缩感知和信息隐藏的视频差错掩盖方法，基于压缩感知的视频帧特征生成，在接收端对视频信号差错掩盖以有效地保障视频内容的画面质量，兼顾嵌入容量和重构误差限制。本发明充分利用了压缩视频信号中帧间相关性以及压缩感知的高压缩性和高重构性能，实现了对有损视频的差错掩盖，并且也可以将其他原因引起的差错进行掩盖。与现有的基于信息隐藏的视频差错掩盖算法相比，既能保证较小的嵌入数据量，同时又保证用有限的数据以较高的准确率重构原始的运动残差，算法容易实现，具有良好的传输透明性和较好的掩盖性能。

技术领域

本发明涉及一种基于压缩感知和信息隐藏的视频差错掩盖算法，是一种特别适用于在接收端掩盖有损信道引起差错的方法，即在经过有损传输的条件下，能有效地保障视频内容的画面质量。

背景技术

近年来，由于互联网的快速发展、视频技术的成熟，以及各种功能强大的视频处理软件的出现，使得数字视频的使用越来越广泛。但是，对于传输信道，特别是无线信道，信道状态随机变化，不能保证信号的无损传输。视频信号是一种可视化的信号呈现方式，对画面质量要求较高。因此，在接收端对视频信号差错掩盖是一种恢复可视化画面的有效技术手段。

按照差错掩盖所用信息的不同，差错掩盖方法可分为基于信息隐藏的方法和基于帧内(或帧间)相关性的方法。受嵌入容量的限制，基于帧内(或帧间)相关性的差错掩盖方法研究较多，而关于信息隐藏的视频差错掩盖方法研究相对较少。文献“A Robust ErrorConcealment Technique Using Data Hiding for Image and Video Transmission OverLossy Channels”(Chowdary B.Adsumilli，Mylène C.Q.Farias，Sanjit K.Mitra，andMarco Carli，IEEE Transactions on Circuits and System for video Technology，Vol.15，No.11，pp.1394-1406，2005.)提出一种面向有损信道基于信息隐藏的鲁棒差错掩盖方法，该方法将原始视频帧的二级离散小波变换(discrete wavelet transform，DWT)的近似分量进行半色调变换得到二值图像，并将其作为特征信息嵌入到原始帧中，其中第一级DWT变换后的近似分量作为下一级变换的输入。这种方法的优点是嵌入数据量小，可保证嵌入信息后的含密视频的高可视质量。但该方法在恢复原始视频帧时，需要进行逆半色调处理和二级逆DWT变换。其中二级逆DWT变换中将细节分量置零，因此会丢失一部分帧信息，加之逆半色调处理误差，造成恢复帧误差增大，从而影响差错掩盖效果。文献“AdaptiveVideo Error Concealment Using Reversible Data Hiding”(Yuanzhi Yao，WeimingZhang，Nenghai Yu，Proceeding of International Conference on MultimediaInformation Networking and Security(MINES)，2012，pp.658-661.)提出一种将每帧的ROI(Region of Interest)区域的信息嵌入在背景区域中。ROI区域的坐标在一个GOP(Group ofPicture)中是共享的。这种方法的优点是保护每帧的运动像素。如果在传输中该帧出现差错，在接收端从背景区域中提取运动像素从而掩盖差错。但是对快速运动的视频而言，不同帧的运动区域相差可能比较大，ROI区域的共享使得运动区域误差扩大，可能把运动像素误作为背景像素，从而造成接收端的失真。因此，利用视频的自身重要特征，研究用信息隐藏的方法进行视频差错掩盖具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于压缩感知和信息隐藏的视频差错掩盖算法，使之克服现有技术的以上缺点，有效掩盖接收端视频中出现的差错，从而实现视频内容的完整性以及画面的可视化。