基于H.263的差错掩盖算法的改进与实现

摘要

ITU-T于1996年推出了甚低码率图像压缩标准H.263，它是在H.261压缩标准的基础上，进一步降低了码率和提高低码率下的编码效率，并且提供了改进的编码选项，目的是更好地在电信网上传输视频图像业务、并可利用现有的码率小于64kbits/s的公共电话交换网(PSTN)和无线移动通信网等来开展可视电话业务。　　无论在PSTN网络、IP网络还是在无线移动网络信道中，误码的产生、数据的丢失总是难以避免。而且压缩后的视频数据对传输错误非常敏感，少量错误就可能导致大批数据无法正确解码。因此，视频传输中的差错控制技术和差错掩盖技术显得越来越重要。在实时通信中，基于解码器端的差错掩盖方法因其无网络开销和不增加码字冗余的性质，比其他的差错控制方法更适合于实时视频通信中的应用。　　本文首先介绍了ITU-T的视频标准H.263，详细介绍了H.263视频语法和语义。接着讨论了差错位置的不同对视频数据的影响，介绍了差错检测，特别介绍了H.263中的错误检测。然后详细分析了H.263的测试模型TMN的解码器，并结合差错掩盖，将解码器改进为具差错掩盖功能。接着介绍了一般的差错掩盖算法与基于H.263的差错掩盖算法，并讨论了这些算法本身的优劣性和适应环境。最后综合时域、空域，提出了一种基于H.263的改进的自适应差错掩盖算法。在该改进算法中，分别为I帧与P帧引入了场景转换检测，将反映整帧图像特性的多个变量相结合，大致跟踪图像内部的局部运动，从而决定是采用空域掩盖法还是采用时域掩盖法。其中的时域掩盖法为了提高效率，采用了基于块匹配的掩盖算法，而空域掩盖则采用权值变动的基于像素的掩盖法，在提高速度的同时尽量恢复细节。实验中，以H.263的测试模型TMN为实验平台，在对改进的自适应差错掩盖算法进行实现、测试、分析的同时，仿真了差错对视频质量的影响，并将改进的掩盖算法与单一掩盖算法进行了比较。实验表明，改进的掩盖算法对差错的掩盖效果相对于单一的掩盖算法主客观质量都有较大的提高。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1视频压缩技术概述

1.1.1视频图像压缩的基本原理

1.1.2视频通信主要压缩算法

1.2重建图像质量的评价

1.2.1主观评价

1.2.2客观测量

1.3差错控制技术

1.3.1前向纠错

1.3.2重传

1.3.3容错性编码

1.3.4差错掩盖

1.4研究课题的来源及主要研究内容

第二章H.263甚低码率视频编码

2.1 H.263的视频压缩的编码器的工作原理

2.2 H.263的信源格式

2.3 H.263的码流结构

2.3.1图像层

2.3.2块组层

2.3.3宏块层

2.3.4块层

2.4小结

第三章差错检测

3.1差错产生的原因

3.2误码对编码图像的影响

3.2.1不同位置的误码对编码图像的影响

3.2.2误码的空间扩散

3.2.3误码的时间扩散

3.3差错检测的一般方法

3.4 H.263中的差错检测

3.5小结

第四章H.263解码器与差错掩盖

4.1 H.263解码器

4.1.1 H.263视频解码器

4.1.2 H.263视频解码器的改进

4.2一般的差错掩盖方法

4.2.1时域掩盖方法

4.2.2空域掩盖方法

4.2.3频域掩盖方法

4.2.4自适应掩盖方法

4.3基于H.263的差错掩盖方法

4.3.1简单的时域替换

4.3.2基于块匹配的时域掩盖

4.3.3混合时空域掩盖算法

4.3.4与精确差错跟踪算法相结合的差错掩盖技术

4.4小结

第五章基于H.263的差错掩盖算法的改进

5.1基于H.263的差错掩盖算法的改进

5.1.1场景转换检测

5.1.2空域掩盖

5.1.3时域掩盖

5.1.4改进的掩盖算法流程

5.2模拟实验

5.2.1 I帧出错

5.2.2 P帧出错

5.2.3单一算法的掩盖

5.3实验结论

5.4小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢