基于AVS-M标准的差错掩盖技术研究

论文摘要

多媒体通信业务是下一代互联网以及3G移动通信系统新业务的一个关键点,其中最重要的视频通信已成为工业界和学术界的一个研究热点。然而目前大多数的有线、无线通信网络均不能提供可靠的服务质量保证,视频信息在传输过程中由于传输信道存在干扰、网络拥塞延迟等问题将不可避免地引起丢失。基于解码器的差错掩盖既不需要修改发送端的源编码器,也不影响信道传输码率,比其他的差错控制方法更适合于实时视频通信中的应用。AVS标准是《信息技术先进音视频编码》系列标准的简称,是我国具备自主知识产权的第二代信源编码标准。AVS-M是AVS的第七部分,主要目标是满足无线移动网络、IP网络中视频通信业务对运动图像压缩技术的需要。因此,对AVS-M标准的差错控制技术进行研究,增强视频传输的鲁棒性,满足各种应用对视频传输质量的要求,具有重要的现实意义。本文详细研究了现有的基于其他标准（尤其是H.264）的各种视频差错掩盖算法,分别将这几种算法在AVS-M上进行了实现,并对比各种算法的掩盖效果,最终提出了适合AVS-M标准的差错掩盖方案:（1）空域差错掩盖算法。本文实现了现有的双线性插值算法（BI）、方向插值算法（DI）、基于内容自适应空域差错掩盖算法（CASEC）和改进的内容自适应空域差错掩盖算法（RCA）。通过分析各种算法的优缺点,并选取不同的标准视频序列进行实验对比,提出了适合AVS-M标准的空域掩盖算法。（2）时域差错掩盖算法。本文分析并实现了时域差错掩盖中的零运动向量掩盖（TR）、边界匹配（SMA）、边框匹配（BMA）和两步多权值边框匹配（TMBMA）算法。实验结果表明,与其它算法相比,TMBMA算法取得了最佳的掩盖效果。（3）空域和时域掩盖算法确定后,本文根据AVS-M标准I帧和P帧出错后的具体情况,设计了时空域综合差错掩盖方案ISEC,进一步改善了视频解码质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 视频编码的必要性与可行性
• 1.1.2 视频编码标准的发展
• 1.1.3 视频质量的评价
• 1.1.3.1 主观质量评价
• 1.1.3.2 客观质量评价
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 视频差错控制技术
• 1.2.2 AVS-M标准差错控制技术
• 1.3 本文的主要研究内容与结构安排
• 第2章 AVS-M视频编码标准
• 2.1 AVS-M发展和现状
• 2.2 AVS-M标准概述
• 2.2.1 AVS-M视频结构
• 2.2.2 AVS-M视频编码框架
• 2.3 AVS-M标准关键技术
• 2.3.1 帧内预测
• 2.3.2 帧间预测
• 2.3.2.1 宏块划分模式
• 2.3.2.2 分像素预测
• 2.3.2.3 参考帧选择
• 2.3.2.4 运动矢量预测
• 2.3.3 变换与量化
• 2.3.4 熵编码
• 2.3.5 环路滤波
• 2.4 本章小结
• 第3章 AVS-M空域差错掩盖算法研究与实现
• 3.1 双线性插值算法
• 3.2 方向插值算法
• 3.3 基于内容自适应差错掩盖算法
• 3.4 RCA算法
• 3.4.1 边缘检测
• 3.4.2 自适应掩盖
• 3.4.3 多方向插值加权平均
• 3.5 模拟实验和结果分析
• 3.5.1 交织打包
• 3.5.2 棋盘格打包
• 3.6 本章小结
• 第4章 AVS-M时域差错掩盖算法研究与实现
• 4.1 零运动向量掩盖算法TR
• 4.2 H.264/AVC JM的掩盖方案SMA
• 4.3 边框匹配掩盖算法BMA
• 4.4 两步多权值边框匹配掩盖算法TMBMA
• 4.5 模拟实验和结果分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 AVS-M时空域综合差错掩盖算法
• 5.1 时空域综合差错掩盖算法
• 5.2 模拟实验和结果分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文