基于H.264的错误掩盖技术研究

论文摘要

随着人类社会信息化的加剧,视频通信的应用成为必然趋势,但是视频信息量巨大,难以传输和存储,此时,就需要通过运动补偿、DCT变换等方法对视频进行压缩,而压缩后的视频码流在传输时,由于信道的影响,数据容易出错甚至丢失,而且错误很可能会延续到后面的帧,在这种情况下,进行错误掩盖是降低错误影响的有效方法。本文首先介绍了H.264视频编码标准的各个环节,然后对错误掩盖进行了详细的研究。本文研究的主要内容包括两个方面:I帧错误掩盖和P帧错误掩盖。对于I帧错误掩盖,传统的线性插值对平滑视频图像的掩盖有较好效果,却丢失了边缘信息,本文提出了一种方向插值和边界匹配相结合的I帧错误掩盖方案,一方面加入方向插值的思想,另一方面在I帧引入了边界匹配。对每一个错误块,该算法先计算每一个正确解码的相邻块的平均方向,然后用方向插值建立相应的预测块,最后利用边界匹配把误差最小的预测块作为最后的替代块。对于P帧错误掩盖,考虑到零运动矢量掩盖不适用于运动较剧烈图像,而边界匹配法对运动矢量的估计又不够精确,本文提出了改进的P帧错误掩盖算法,对每一个错误块,该算法把所有正确解码相邻块的均值运动矢量以及中值运动矢量也作为错误块的备选运动矢量,对边界匹配法则进行了修改,最后加入运动矢量搜索以找到一个更好的运动矢量。通过在H.264的标准测试平台JM模型上进行的实验表明,本文所提I帧和P帧的错误掩盖算法主客观效果都要优于JM方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景与意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 主要工作与内容安排
• 第二章 视频压缩编码与错误掩盖概述
• 2.1 视频压缩编码概述
• 2.1.1 视频压缩编码的目标
• 2.1.2 视频序列的冗余特性
• 2.1.3 视频压缩编码技术
• 2.1.4 视频编码标准的发展
• 2.2 错误掩盖概述
• 2.2.1 误码的产生及影响
• 2.2.2 错误掩盖技术
• 2.3 小结
• 第三章 H.264视频编码标准概述
• 3.1 H.264 的主要发展过程
• 3.2 H.264 的目标和基本框架
• 3.2.1 H.264 的目标
• 3.2.2 H.264 的基本框架
• 3.3 H.264 中的关键技术
• 3.3.1 分层编码结构
• 3.3.2 帧内预测
• 3.3.3 整数DCT变换
• 3.3.4 环路去块滤波
• 3.3.5 SP/SI码流切换
• 3.3.6 多参考帧编码
• 3.3.7 树状结构运动补偿
• 3.4 H.264 中的抗误码技术
• 3.4.1 参数集
• 3.4.2 数据分割
• 3.4.3 灵活宏块排序
• 3.5 小结
• 第四章 I帧错误掩盖方案设计与实现
• 4.1 JM中的空域错误掩盖
• 4.1.1 JM简介
• 4.1.2 JM中的空域错误掩盖
• 4.2 方向插值和边界匹配相结合的I帧错误掩盖
• 4.3 算法的具体实现
• 4.3.1 检测方向
• 4.3.2 方向插值
• 4.3.3 误差判定
• 4.4 仿真结果与分析
• 4.5 小结
• 第五章 P帧错误掩盖方案设计与实现
• 5.1 时域错误掩盖方案
• 5.1.1 JM中的时域错误掩盖方案
• 5.1.2 零运动矢量法
• 5.1.3 基于运动矢量预测的时域错误掩盖方法
• 5.2 改进的P帧错误掩盖
• 5.3 算法的具体实现
• 5.3.1 确定候选运动矢量
• 5.3.2 建立预测块
• 5.3.3 改进的边界匹配法则
• 5.3.4 运动矢量搜索
• 5.4 仿真结果与分析
• 5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读研期间的研究成果