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基于H.264/AVC解码端错误掩藏技术的研究

吴明坤  
【摘要】:互联网时代,人们对于获取信息的要求,不再仅限于简单的文字和图片。随着视频流媒体的发展,以及其带来的获取信息的直观性、确定性、丰富性和广泛性,成为亿万网民获取信息的重要方式。但是随着用户对于视频质量的更高的要求,传统的视频压缩编码标准已经无法满足当下对高清晰度视频的迫切需求。网络带宽毕竟有限,加上移动互联网的近几年的而迅速发展,在移动端的流媒体服务的需求也在迅猛增长,高清晰度的流媒体视频的需求与日益紧缺的网络带宽资源之间的矛盾愈演愈烈。因此,提出具有更高压缩效率和更好的网络亲和性的压缩编码技术,成为解决这一矛盾的关键。 在这样的环境下,由MPEG和VCEG联合开发出了新一代视频压缩编码标准H.264/AVC.同以往的H.263、MPEG等视频编码标准相比H.264/AVC具有更高的编解码效率、更清晰的视频质量、更好的网络亲和性以及更有效的抗误码技术。但是高效的编解码技术的应用,使得压缩后的视频在通信信道中传输时,如果发生网络拥塞和噪声干扰,视频流中的某些比特数据会出错,发生丢包现象。视频流在解码端解码时如果不对这些错误进行处理,会严重影响解码后的视频质量,严重的可能导致错误扩散,影响后续视频帧的图像质量。因此,如何对这些丢失或者错误的比特数据恢复出原始数据,尤其是在高清晰视频、视频监控安全领域对视频错误掩藏的研究逐渐成为当下的热点。 本文首先介绍了视频编码标准的发展,其次介绍了H.264编码标准的编解码器的框架及其关键技术,然后重点介绍了H.264的常用的错误掩藏技术,最后介绍了本文的改进的错误掩藏算法。本文改进的错误掩藏算法主要针对时域和空域掩藏算法做了相应的分析,然后提出改进的错误掩藏算法。针对H.264的官方代码测试平台JM中的错误掩藏算法的不足之处,分别时域和空域提出相应的改进算法。空域方面本文在空域错误隐藏时采用基于方向熵的自适应选择加权像素平均插值和方向插值,并对方向插值做了相应的改进,提高边缘方向估计的精确度。时域方面本文针对运动矢量搜索匹配不够精确和运动剧烈的丢失块掩藏不准确这两个问题做出改进,通过采用外边界匹配、增加运动矢量集、扩大参考帧范围、更改计算最小误差方法等来提高丢失宏块匹配准确度。通过对改进后的时域和空域算法结合进行实验仿真测试,改进的算法的错误掩藏效果在主观和客观质量上都有了较大程度的提高。


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