視頻通信中的差錯(cuò)掩蓋關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻通信在人們信息交流中的作用越來(lái)越重要。視頻信息雖然直觀，但是所攜帶的信息量非常大，在傳輸之前必須對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼用以降低碼率。由于在目前的視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)范的技術(shù)當(dāng)中采用了預(yù)測(cè)編碼、變換編碼和熵編碼等，壓縮后的碼流對(duì)傳輸中的差錯(cuò)十分敏感，使得在無(wú)線、Internet等網(wǎng)絡(luò)中對(duì)視頻進(jìn)行傳輸面臨著巨大的挑戰(zhàn)。為了保證壓縮后的視頻信息在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)馁|(zhì)量，必須采取有效的差錯(cuò)控制方法消除、抑制傳輸過(guò)

2、程中差錯(cuò)的影響。在眾多差錯(cuò)控制技術(shù)當(dāng)中，基于解碼端的差錯(cuò)掩蓋技術(shù)是在視頻接收端降低信道誤碼的一種有效方法。由于差錯(cuò)掩蓋技術(shù)不需要對(duì)編碼器作任何要求、也不會(huì)增加編碼冗余，因此得到了非常廣泛的研究和應(yīng)用。
　　 本文在考慮視頻通信實(shí)時(shí)性的前提下，對(duì)基于解碼端的差錯(cuò)掩蓋技術(shù)進(jìn)行了深入研究。主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)在對(duì)基于空域插值的幀內(nèi)掩蓋技術(shù)進(jìn)行深入探討的基礎(chǔ)上，提出了一種基于多方向插值的內(nèi)容自適應(yīng)掩蓋算法。首

3、先針對(duì)非紋理塊的情況，采用基于邊緣判決的多方向插值方法進(jìn)行恢復(fù)，該方法研究了邊緣檢測(cè)區(qū)域設(shè)置以及相關(guān)邊緣判決過(guò)程對(duì)丟失塊內(nèi)邊緣分布估計(jì)的影響，通過(guò)精確計(jì)算用于方向插值的外圍邊界像素值，實(shí)現(xiàn)了更準(zhǔn)確的多方向插值。然后根據(jù)丟失塊內(nèi)邊緣分布估計(jì)的方向熵來(lái)判斷丟失塊是否為紋理塊，針對(duì)紋理塊采用上述多方向插值算法和雙線性插值算法分別進(jìn)行掩蓋，將兩種算法掩蓋結(jié)果的加權(quán)平均作為紋理塊恢復(fù)的最終結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于多方向插值的自適應(yīng)掩蓋算法不僅可以

4、保持多方向插值算法對(duì)平滑塊和邊緣塊恢復(fù)的良好性能，而且對(duì)于紋理塊的恢復(fù)也能取得較好的效果。
　　 (2)從候選運(yùn)動(dòng)矢量集中選擇丟失塊的最佳運(yùn)動(dòng)矢量估計(jì)時(shí)，存在兩種并不一致的典型評(píng)價(jià)準(zhǔn)則用于判斷候選運(yùn)動(dòng)矢量所對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊與丟失塊外圍區(qū)域相匹配的程度。為了綜合考慮兩種評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的影響，提出了一種基于模糊推理的幀間差錯(cuò)掩蓋算法。該算法采用模糊推理機(jī)制對(duì)兩種基本準(zhǔn)則進(jìn)行融合，從而形成了一種新的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。針對(duì)“模糊技術(shù)不依賴于訓(xùn)練樣本”的

5、不足，通過(guò)對(duì)提取訓(xùn)練樣本集進(jìn)行聚類分析，自適應(yīng)地定義模糊推理的隸屬度函數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用基于模糊推理的新評(píng)價(jià)方法能夠獲得比兩種基本準(zhǔn)則更好的掩蓋效果。
　　 (3)通過(guò)分析運(yùn)動(dòng)矢量之間的相關(guān)性，指出局部區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)矢量在二維特征空間中具有聚類特性，并由此提出了一種基于均值漂移的H.264幀間掩蓋算法。該算法采用均值漂移過(guò)程對(duì)H.264中的丟失運(yùn)動(dòng)矢量恢復(fù)問(wèn)題進(jìn)行建模，通過(guò)估計(jì)計(jì)算窗口內(nèi)運(yùn)動(dòng)矢量的標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)解決均值漂移算法中所涉

6、及的最優(yōu)帶寬估計(jì)、以及加權(quán)系數(shù)設(shè)定這兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法計(jì)算復(fù)雜度低、比其他H.264運(yùn)動(dòng)矢量恢復(fù)方法具有更好的性能。
　　 (4)在研究均值漂移中所涉及的核概率密度估計(jì)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出了一種基于非參數(shù)核回歸的運(yùn)動(dòng)矢量恢復(fù)算法。該方法考慮將丟失運(yùn)動(dòng)矢量的恢復(fù)看成是局部區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)擬合問(wèn)題，通過(guò)對(duì)基于參數(shù)多項(xiàng)式模型的運(yùn)動(dòng)矢量恢復(fù)方法進(jìn)行分析，采用非參數(shù)核回歸的方法對(duì)參數(shù)多項(xiàng)式模型進(jìn)行改進(jìn)，使得對(duì)丟失運(yùn)動(dòng)矢量的恢復(fù)僅