图像/视频抗误码传输方法的研究以及Mojette变换的相关应用

摘要

随着第三代移动通信和宽带无线技术的发展，图像/视频通信受到越来越多的关注。与语音和数据等业务不同，图像/视频业务数据量大，需要更多的存储空间，对实时性也有很高的要求。国际标准化组织近年来制定了一系列的图像/视频压缩编码标准，以对图像/视频数据进行压缩编码，适应网络带宽的需要。但是，无线信道恶劣的传输环境也向图像/视频传输提出了新的挑战，多径衰落、带宽波动、高误码率和用户异构性都是需要解决的主要问题。压缩后的码流对信道传输中的差错更加敏感，容易造成误码扩散。采用变长编码方法或运动预测补偿方法使得误码在空间和时间上扩散。因此，对图像/视频通信中抗误码与纠错技术进行深入的研究是很有必要的。 论文对图像/视频通信抗误码技术的发展进行了全面地讨论，对以下几方面进行了研究： 1．对解码端的误码隐藏技术。论文首先分析了H.264标准的编码方法和技术特性，然后对误码检测与定位，现有的时间和空间误码隐藏方法的特点和应用进行了讨论。论文根据现有H.264标准中的误码隐藏方法，分别对其时间和空间误码隐藏技术进行了改进，从而获得比H.264标准现有的误码隐藏算法的更好的主客观重建质量。 2．交互式抗误码技术。论文首先对视频通信交互式抗误码技术进行了综述，并重点讨论了灵活的参考帧选择技术和反馈重传技术。针对现有的AVS标准和H.264标准提出了两种交互式抗误码方法，克服了交互式方法反馈延时和编码效率等问题。其中任意参考帧技术已被AVS标准所接受。 Mojette变换是一种冗余投影变换，它可以将离散信号表示成有限个超平面的集合。根据该变换的多个投影之间具有相互独立的特性，可以对变换后的投影个数、投影角度、投影因子进行任意变化，来控制冗余度的大小。论文分析了Mojette变换的基本原理与变换的特性，并对Mojette变换在图像处理和图像传输抗误码中的应用进行了研究。 3．利用Mojette变换的方向投影特性，论文提出了一种基于Mojette变换的视频传输误码隐藏方法。首先利用Mojette变换估计出图像中丢失块的纹理方向，然后根据这个方向通过插值方法来估计丢失块的像素值，进行空间误码隐藏，能够获得更好的图像恢复质量。 4．多描述编码特别适用于高误码率信道传输，论文重点研究了多描述编码方法的分类、特性和发展现状，并针对现有多描述编码方法实现复杂度高不易于扩展的不足，提出了一种基于Mojette变换的多描述编码方法。同时将多描述编码同感兴趣区编码相结合，进一步改进了在高误码条件下图像中感兴趣区的图像传输质量。 最后，论文在总结已有工作的基础上指出了图像/视频抗误码技术的发展方向和未来的研究重点。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章 绪论

1.1课题背景与研究意义

1.2主要问题

1.2.1通信的发展及无线信道的特点

1.2.2图像/视频压缩技术的发展及存在的主要问题

1.2.3 Mojette变换的特点和抗误码性能

1.3研究内容和目标

1.4论文结构

第2章 图像/视频抗误码技术的研究现状

2.1引言

2.2图像/视频抗误码传输技术的研究进展

2.2.1信源编码端的抗误码技术

2.2.2信道传输的差错控制技术

2.2.3信源信道联合编码技术

2.2.4接收端的误码隐藏技术

2.2.5交互式抗误码技术

2.3有关的国际标准

2.3.1 JPEG2000中的抗误码技术

2.3.2 H.263+的抗误码模式

2.3.3 H.263++Annex

2.3.4 MPEG-4的抗误码编码策略

2.3.5 H.264中的抗误码工具

2.4小结

第3章 基于H.264标准的两种误码隐藏方法研究

3.1引言

3.2 H.264视频编码标准

3.2.1 H.264编码框架

3.2.2 H.264的编码特性

3.3误码隐藏技术

3.3.1误码检测与定位

3.3.2空间误码隐藏技术

3.3.3时间误码隐藏技术

3.4基于H.264标准的两种误码隐藏方法的研究

3.4.1基于纹理平滑度的空间误码隐藏方法

3.4.2基于不同大小块的时间误码隐藏方法

3.5实验结果

3.5.1空间误码隐藏的实验

3.5.2时间误码隐藏的实验

3.5.3混合误码隐藏对比实验

3.6小结

第4章 两种交互式抗误码方法的研究

4.1引言

4.2交互式编码技术的研究现状

4.2.1传统的帧内刷新

4.2.3基于反馈的帧内刷新策略

4.2.4基于反馈的重传技术

4.2.5基于反馈的参考帧选择方法

4.2.6错误跟踪机制

4.3一种采用灵活参考帧的交互式抗误码方法

4.3.1 AVS标准

4.3.2算法描述

4.3.3实验结果

4.4一种基于SP帧的容错编码方法

4.4.1 H.264中的SP帧

4.4.2算法描述

4.4.3实验结果

4.5小结

第5章 Mojette变换

5.1引言

5.2 Mojette变换的原理

5.2.1正变换

5.2.2反变换

5.3 Mojette变换的性质

5.4 Mojette变换在图像处理中的应用

5.4.1基于Mojette变换的图像编码传输

5.4.2基于Mojette变换的图像纹理分析

5.4.3感兴趣区的图像传输技术

5.4.4基于Mojette变换的图像加密技术

5.5小结

第6章 一种基于Mojette变换的误码隐藏方法

6.1引言

6.2空间误码隐藏方法

6.3图像的纹理特性分析

6.4基于Mojette变换的空间误码隐藏方法

6.5实验结果

6.6小结

第7章 基于Mojette变换的图像多描述编码方法的初步研究

7.1引言

7.2多描述编码的研究现状

7.2.1基本原理

7.2.2多描述编码的特点

7.2.3多描述编码的分类

7.2.4多描述编码的发展和存在的问题

7.3一种基于Mojette变换的多描述编码方案

7.4一种基于感兴趣区的多描述编码方案

7.5实验结果

7.5.1二信道多描述系统

7.5.2多信道多描述系统

7.5.3基于感兴趣区的多描述编码

7.6小结

第8章 结束语

8.1论文主要工作

8.2主要创新点

8.3进一步工作展望

参考文献

攻博期间参加的科研项目和学术活动

攻博期间完成的学术论著

攻博期间获得的奖励

致谢