视频通信中的错误隐藏技术

所 不 同。
视 频 编码 器和 网络 特 性是 获 得较 佳 视 频效 果 的 匹配 。 无 线移 动 网络 容 易发 生差 错 ， 因此 需要 解 决 无线 移 动 信道 视 频 的容 错 传 输 ， 通 常采 用如 前 向纠错 编码 及支 持差 错 复原 的 视频 压 缩 编码 技 术来 解 决， 例 如Ｈ． ２ ６ ４ 编解 码器 ， 它 能够 很 好 的解 决 易差 错信 道 的视 频容 错 传输。 在新３ Ｇ 技术下， ３ Ｇ Ｐ Ｐ ／ ３ Ｇ Ｐ Ｐ ２ 模拟的传输环境需要选择适当的 条 带长 度 ， 这样 Ｈ． ２ ６ ４ 编解 码器才 能 良好的 匹配于 无线 移动 信道 的 网 络 特性 ， 实现 无线 移动 信道视 频 的容 错传 输 。 Ｈ． ２ ６ ４ 标 准 适用 于无 线 网络传输的主要因素之一是其概念上的两层协议。 其中视频编码层， 简称为Ｖ ｃ Ｌ （ Ｖｉ ｄ ｅ ｏ Ｃ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ） ， 其功能是高效的视频内容表现。 网络 抽 象 层， 简 称为 Ｎ ＡＬ （ Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ） ， 其 功 能 是 封装 编 码 信息 ， 并通 过 指定 网络 进行 传输 。 在Ｈ． ２ ６ ４ 编 码 器 中定 义 了两 种 帧编 码 ， ￣ Ｉ ｐ Ｓ Ｐ 帧 和Ｓ Ｉ 帧， 来 完成 不 同数据 流 的切 换 ， 其 优势 在 于可 以视传 输 网络和用 户终端 的具 体情况 ， 自适应 地切 换 不同码 率 的 视频 流 ， 加 强了视 频 流对 ３ Ｇ 网络 的适 应性 。 ３ Ｇ 视 频 通话 业务 尽管现在语音通话业务仍为通信业务的主要业务， 但是视频通 话和语音信箱等新业务将会逐步取代语音通话业务， 成为主流业务， 因为视 频 通话 的视 觉冲击 力强 ， 快 速直 接 的视 频通 话将 被越 来越 多 的 人所接 受 。 而实现视频通话所依靠的是手机的视 频通话功能 ， 现已成为国 外 最 为流 行 的３ Ｇ 服务之一 。 现 在 网络上 的 Ｑ Ｑ 、 ＭＳ Ｎ 或Ｓ ｋ ｙ ｐ ｅ 的视 频 聊天 功能 使得人们 与远 方 的亲 人 、 朋 友的 视 频 聊天 成 为了常 事。 在不 远的将来， 依托３ Ｇ网络 的 高速 数 据 传输 ， ３ Ｇ手机 用 户也 将 实现 随 时 随 地 的 视 频 聊天 。 想 象—下当拨 打视 频 电话 时， 人 们 的动 作不 再是 把 手 机 放 在耳 边 ， 而 是面 对 手 机屏 幕 内 的通 话人 ， 双 方影 像 使人 们 的沟 通 不再 冰冷 ， 通话 的意 义发 生了改变 。 二． ３ Ｇ 容 错 技术 的 应 用 无线视频 业务所依靠 的技术主要是 ３ Ｇ通 信 技 术 能 ， ３ Ｇ 网 络 在 移 动 环境 下 的 带宽 可 达 ３ ８ ４ ｋ ｂ ｐ ｓ ， 在 静止 环 境 下的 带 宽可 以 达 到 ２ Ｍｂ ｐ ｓ 。 但是考虑到信道衰减、 建筑物遮挡、 终端移动、 多用户干涉 等原 因 ， 信 道的 状态 是 时变 的 ， 误 码 率较 高 。 依托３ Ｇ网络 来 传输 视 频 流， 在 追 求高 的压 缩 效率 的同 时， 需要 通信 协议具 备 一定 的容 错和 错 误 掩盖 能 力。 最新 的 ３ Ｇ Ｐ Ｐ ／ ３ Ｇ Ｐ Ｐ ２ 标 准要 求 ３ Ｇ 终端 支 持Ｈ． ２ ６ ４ ／ Ａ ＶＣ 视 频编 解 码 技 术 ， 但是 因为 硬件 限 制 ， ３ Ｇ终端 只 支持 Ｈ． ２ ６ ４ Ｌ ｖ Ｃ 协 议 的部 分容 错 功能 。 Ｈ． ２ ６ ４ 协议 提供 了许 多容 错工 具 ， 这 些工具 因为 各 自不 同 的用途 和 目的 ， ３ Ｇ 终 端 需 要根 据 具 体情 况 选择 不 同 的工具 组 合来 使用 。 １ 、 错误隐藏技术的主要功能 、 错误隐藏技术的主要功用是利用接收到 的数据来恢复丢失的 数据 ， 一般应 用于解码器端。 在无线网络环境中， 由于误码率高， 网

ｉ ｏ ｓ ｅ ｉ ｏ ｒ ｒ ｉ ｅ ｇ ｒｈ ｍ ｌ ｉ ｓｎ ． ｈ ｓｌ ｈｗ ｔ ｔ ｅａ ａｔ ｅｖ ｅ ｉ ａｅ ｅｓｂ ｃｖ ｎ ｂｅｔ ｅｅ ｅｔ ｎ ｎ ｆ ｅ ｒ ｖ ｅ ｏ ｄ ｎａ ｏ ｔ ｓ ｕ ｔ ｎｔ ｔ ｇ ｔ ｒ ｕ ｓ ｏ ａ ｔ ｄｐｉ ｉ ｏ ｓ ｋ ｓ ｎｔ ｕｊ ｔ ｅａ ｄｏｊ ｉ ｆ ｃ ｏ ｖ ａ ｄ ｅ ｈ ｄ ｌ ｉ ｍ ｉ ａｏ ｅ ｉ ｌ ｅｅ ｔｓ ｈ ｈ ｖ ｄ ｍ ｔ ｉ ｈ ｅｉ ｃｖ
高 了压缩码流 的抗误码性能 ， 同时也 引入 了额外 的编码复 杂度 ， 导致编码效率的降低 。 错误 隐藏技 术是 一 种在解 码 端进行 后 处理 的技 术 。 错误隐藏 ， 就是指解码器在不需要从编码器得到额外信息
的前提下 ， 用当前 帧已接 收宏块或先前 已接收视频 序列 利
【 ｂｔ ｃ】Ａ ｃｒｉ ｔ — ａ ｅｅ ｏ ｃｎｅｌｅｔ ｂｓｄｏ ｄｅｄｔ ｔｎｅｒ ｏｃａ ｅｔ ｅ ｏｓ ｔ ａｅ ｕ ｒａ ｃｏ ｉ ｅ Ａ ｓ ａｔ ｃｏ ｎ ｔ Ｉ ｒ ｆｍ ／ ｔ ｏｃａ ｎ， ａｅ ｎｅｇ ｅ ｃｏ ｒ ｒ ｎｅｌ ｎ ｍ ｔ ｄ ，ｈ ｐｐｒ ｔｆ ｗｒ ａｃｒ ｎ ｔ ｔ ｒ ｄ ｇｏ ｎａ ｒ Ｔ ｍ ｅｉ ｏｃ ｍ ｈ ｅ ｐ ｓｏ ｄ ｄ ｇ ｏｈ
包宋建 杨 守良 许艳 英 ， ，
（ ．重 庆 文理 学 院 电子 电气 工程 学 院 ， １ 重庆 ４ ２６ ．重 庆科 创 职 业 学 院 ， 庆 ４２ ６ ） ０ １０２ 重 ０ １０
【 摘 要 】针对 帧 内错 误隐藏 ， 究 了基于边缘 检测 的错 误 隐藏 算法 ， 出 了根 据 丢失块 特 点 自 应 的选择 基 于边 缘检测 错误 研 提 适 隐藏算 法或 Ｈ．６ ２４的空间像 素加 权平均算 法。通过在 ＭＡ Ｌ Ｂ平 台上对 几种 视频错 误 隐藏算 法进行 仿真测 试 ， ＴＡ 结果 表 明这种 自适应 的视频错 误 隐藏 算法在主客观 效果 上都有所 提高。 【 关键词】错误隐藏； 边缘检测； ｜６／ Ｖ ； Ｈ ２ Ａ Ｃ 自适应 ４ 【 中图分类号】Ｔ ９９８ Ｎ １．１ 【 文献标识码 】Ａ

图 １ 新算法 中的 ４ 种■藏模式
中 图分类号： Ｎ１８ Ｔ ９９ ．
基于 自适应 叠加 的 Ｈ． ４时域错误 隐藏算法 ２ ６
熊春彬 ， 张有 志，李庆涛 ，韩亚伟
（ 山东大学信息科学与工程学 院，济南 ２ ０ ０ ） ５ １０
摘
要 ：为了减小视频传输错误对解码端重建视频质量的影响，根据 Ｈ２４ ． 标准的特点 ， 出一种基于多模式 自 ６ 提 适应叠加的时域错误 隐藏
随着 ３ 移动通信和多媒体技术的快速发展 ，视频通信 Ｇ 被越来越 多的研究人员关注 。在众多视频压缩编码标准中，
Ｈ２ ４以其高效的压缩性能和灵活的适应性 ，得到了广 泛应 ．６ 用。为了取得高压缩比，Ｈ． ４利 用视频序列在时间和空 间 ２ ６
法只选择 １ｘ ６ ６ ８ ｘ ６ ｘ ６ １、１ｘ 、８ １、８ ８ ４种模式（ １。 图 ）
算法 。该算法以不 同分割模式对 丢失宏块进行 ４ 次隐藏 ，得到 ４个隐藏块 ，并计算各模式的绝对帧差和 ， 使该值最小的 ２ 个隐藏块 自 适应 加权叠加作为最终的替代块 。仿真结果表明，与传统方法相比 ，该算法的错误隐藏性能得到较大提高 。 关健诃 ：Ｈ ２４ ． 压缩编码 ；错误隐藏 ；自 ６ 适应加权叠加 ；多分割模 式
ｄ ｍａ ｎ ｅ ｒ ｒ ｃ ｎ ｅ ｌ ｅ ｔ ａ ｇ ｒ ｈ ｏ ｉ ｒｏ ｏ ｃ ａｍ ｎ ｌ ｏ ｉ ｍ ｆ ｒ Ｈ．６ ａ ｅ ｎ ｍｕｌ ｉ ｉｉ ｎ ｍｏ ｅ ｄ ｐ ｉ ｅ ｏ ｅ ｌ ｐ ｉ ｇ ｎ ｔ ｉ ｌ ｏ ｉ ｍ，ｔ ｅ ｃ ｒｕｐ ｅ ａ ｒ ｔ ｏ ２ ４ ｂ ｓｄ ｏ ｔ ｄ ｖ ｓｏ ｄ ｓ ａ ａ ｔｖ ｖ ｒ ａ ｐ ｎ ．Ｉ ｈ ｓ ａ ｇ ｒｔ ｉ ｈ ｈ ｏ ｒ ｔｄ Ｍ ｃ ｏ

种方法 是使 用错 误恢 复 技术 ， 如信 号重 建 和错 误 隐 藏 ．前 一 种方法 目的 在于 实现 无 差错 的 数据 传输 ，
而后一种方 法 的在于尽 可能地 逼近 源图像 ．
求 ． 为 在现 有 的 通讯 信 道 上 ， 无法 保 证 数 据 能 因 还 无错到达 ， 视频 码流 在传输 中 可能 会发生两 种错误 ，
摘
要： 基于错误隐藏的概念 ， 总结分析了各种视频 标准 中常 用的错误隐藏技术 在此 基础之上 ， 将一些错误
隐藏技术应用 于本 课题组研制开发的 ＭＰ Ｇ一／ 视频监控 系统中 ， 编码端加入 了码 流重 同步技 术 ， Ｅ １２ 在 在解 码端 实 现 了一种 自适应的错误隐藏算 法 ， 使藩系统的鲁棒性 和稳定性有很大提 高． 而且 和其他技术 相 比， 这些 算法并 发有
编 码 标 准 ， ＭＰ 一 ＭＰ Ｇ ２ ＭＰ Ｇ一： 如 ＥＧ １ Ｃ ， Ｅ ． Ｅ ， Ｅ ４ ，
Ｈ ． ６ ］Ｈ ２１ ，
．
１１ 错 误隐藏 的概念 ． 在视频 通 信 中 ， 免或 者 弥补 传 输错 误 有两 条 避 途 径 口， 种是 采用 传统数 据通 信 中的 差错 控 制 ］一
只需 对编 解码 器作 适 当的 修改 ， 在现 有 的设 备上 比
后果很严 重 ， 对视频通 信 的质 量影 响很大 ， 往少 量 往 的传输 错 误就 会 导致 图像 质量 的严 重 损 失 ， 至 引 甚 起系统崩 溃 ， 因此 ， 错误 隐藏技 术 已成为 当前 研 究的 热点 ， 新一代 标 准 ＭＰ Ｇ一 ， ２ ３－ Ｅ ４ Ｈ．６ ＿＋都把错 误 隐
缩 码流 ， 数据之 间冗余 度很 小 ， 数据之 间 的相 互关 但

， 。
然 后 在 Ｒ （ ） 中 以受 损 块 为 中心 ， ０帧 在 ， ） ｝ ］
Ｒｅ Ｓ ｏ （
｛一Ｏ ａ （ ｘ， ｙ ］ ＋ ［ ａ （ Ｌ ｘ ＭＶ ＭＶ ） ， ｍ ｘ ［ｍ
当前 帧
）
像素范围内进行全搜索并根据文献 ［ ］ Ｃ ｅ ６ 中 ｈｎ改进 的边 界匹配法则求 出 ｅ ０ 中最 匹 配块 。最 后 在 ＲＳ Ｎ） 厂（ ） ｅ（ ， Ｎ ＞１帧 中 以受 损 块 为 中 心 ， ｛ ａ ［ 在 一ｍ ｘ （ Ｎ），
一
一
∑ （Ｍ （ １ １ Ｌｉ ） ）
＝ — — 一
（ ２）
∑ （Ｍ ｉＩ Ｉ Ｌ（ ） ）
＝ — ｌ一 ＿ Ⅳ （） ３
图像块的运动特 点进行搜索范 围的选择 。
１ １ 块在视频序列 中的运动特点 ．
对于 啦厂Ⅳ）Ｎ ＞ （ ， ０的参 考帧 为对 其搜索 范 围进行 动态 自适应调整 ， 在这里定义 了 ， 两个 系数实现了在不
（ 天津大学 天津大学电子信 息工程学院 ， 天津 ３０７ ） ００２
【 摘 要】 提 出一种 自适应扩大 搜索范 围的多参考帧错误 隐藏算法 。该 算法 以视 频序列 的运 动剧烈程度 为基 础 ， 多个 参考 帧 在 中根据视 频序列运 动的剧烈程度 的不 同 自适应 地扩大搜 索范 围以寻找 最优 匹配块 ， 用最 优 匹配块替换 受损 块。 实验结果 表 明， 与 多帧恢 复的时域错误 隐藏算法相 比 ， 错误 隐藏算法 无论 是在 Ｐ ⅣＲ值上还 是主观视 觉效果上都有所提 高。 Ｓ
间平滑特性 ， 通过对其周 围块 的分析来恢复丢失块 。而 时 对应位置宏块 的运动矢量 、 可用邻边宏块的运动矢量和零

２ ０ 年 １ 月 ０７ ０
Ｈ２ ４ ．６ 后处理误码掩盖技术
熊 曼子 ，王磊 ，李 卿 ，熊飞 ，刘 洋
ｆ 中师 范大 学 电子 与信 息技 术 系，湖北 武汉 华 ４０ ７ ） ３ ０ ９
摘
要 ：数 字视 频 通信 中往往 会 由于信道 不 理想 等原 因而 产生误 码 ，而且误 码在 空间和 时间
１１ 加 权 插 值 ．
的 图像 通过 空域 插值 或时域 补偿 等方 法 ，来将 图 像 恢 复 出来 。它 包括 误码 的检测 、定 位 、同步 和 误码 部分数 据 的恢 复 等 。一 般来 说 ，设计 误码 掩 盖算法 不但 要考 虑 图像 恢 复的质 量 ，还要 考 虑算
法 的效 率 ，而且 不能 影响后 续 帧的解 码 速度 。总 而言 之 ．误 码掩 盖技 术是对 已发 生 的错误 的一种
０ 引 言
视 频 压 缩 码 流 在 Ｉｔ ｎｔ 无 线 信 道 中传 输 ｎｅ ｅ或 ｒ
时 ，由于受 信道 带宽 及信 道稳 定性 的影 响 ，往往 可 能会发 生数据 包 的丢失 或误码 ，尤 其 是在 基于
的途径 是对接 收 到 的码 流在 解码 端进行 误 码掩 盖 （Ｃ ，同时 利用 接 收到 的视 频流 中的互 相关 信 息 Ｅ）
意 图。 图中 ，Ｐ ，Ｐ ，Ｐ ，Ｐ 是 上下 左右 数 据块 ｌ ３ ４ ２
靠 近 该错 误 块 的 边 界像 素 值 ，Ｄ１ ３ ４ ２ ，Ｄ ，Ｄ ，Ｄ 是 距 插 值恢 复 块 像 素Ｐ 的距 离 ，Ｗ为 上 下 数 据 点
块 之间 的距 离 。Ｐ 点可 由如下 公式恢 复 ：
图１ 加 权插 值 示 意 图
６ 电 手 元 器 件 主 用 ２ ｏ ． Ｗ Ｗｅｄ． ８ ０ ７１ ０ Ｗ ． ａｎ ｃ ｃ

Ｓａｎｈ ｉＵ ｉ ｒｉ ，Ｓ ａｇ ｉ２ ０ ７ ，Ｃ ｉａ ｈ ｇ ａ ｎｖ ｓｙ ｈ ｎ ｈ ０ ０ ２ ｈｎ ） ｅ ｔ ａ
【 ｓ ａ ｔ Ｗｉ ｔｅ ｅｅｏｍ ｎ ｏ Ｄ ｒｄ ｃｓ Ｄ ｉｅ ｅｈ ｏ ｇ ｓ ｔｅ ｆｃｓ ｏ ｕｒｎ ｅｅｒｈ ｓ ｔｅ ３ ｖ ｅ Ａｂｔ ｃ】 ｔ ｈ ｄｖｌｐ ｅ ｔ ｆ ３ ｐｏ ｕｔ ｒ ｈ ，３ ｖｄｏ ｔｃｎ ｌ ｙ ｉ ｈ ｏｕ ｆ ｃｒ ｔｒｓａｃ．Ａ ｈ Ｄ ｉ ｏ ｏ ｅ ｄ
【 摘
要】随着 ３ 视 频产 品的逐步 问世 ，Ｄ视 频技术逐 渐 成为 当前研 究的热 点。 由于 ３ Ｄ ３ Ｄ视频编 码是利 用 多个 视 点的空 间、 时
间 及 视 点 间 的相 关 性 进 行 压 缩 编 码 ， 致 当 பைடு நூலகம் 导 Ｄ视 频 遭 遇 不 可 靠 信 道 差 错 时 ， 受损 的 影 响 比传 统 的 ２ 其 Ｄ视 频 更 严 重 。 因此 ， 研
ｃ ｎｒ ｌ ｅ ｈ ｏ ｏ ｂ ｓ ｄ ｎ Ｄ ｖｄ ｏ Ｅｒ ｒ ｃ ｎ ｅ ｌ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｔ ａ ｈ ｓ ａ ｐ ｎ ｄ ｎ ｔ ａ ｕ ｄ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｂ ｓ ｄ ｎ ｏ ｔｏ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｙ ａ ｅ ｏ ３ ｉ ｅ ． ｒ ｏ ｃ ａｍｅ ｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｏ ｙ ｈ ｔ ａ ｈ ｐ ｅ ｅ ａ ｄ ｈ ｔ ｎ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｉ ｇ ａ ｅ ｏ
０ 引言
近年来 ， Ｄ 频越来 越被人 们所 重视 ， ３视 由于能 提供
更加逼真 的视 觉感知 ， 在很 多领域 中 ，Ｄ视 频起着 重要 ３
息 的恢 复 ， 造成 “ 码扩散 ” 在其他条 件不变 的情 况下 ， 误 ， 视频压缩效率越高 ， 误码扩散后果越严重 。 目前 的视 频差 错控 制技 术主要 以单 视点 视频 为研 究对象 。因此 ， 于多视点视 频 的差错 控制技术研 究具 基 有重要意义 。考虑 到 ＭＶ Ｃ传输数据量大 ， 在编码端引入 前 向差错 控制会 给视 频传输增 加更大 的压力 ， 以笔者 所

数字视频 DIGITAL VIDEO 快速实现隐藏。需要注意的是， 由于深度图的错误隐藏方 在下文只考虑错误发生在彩色图的情况。 法和彩色图类似，
2 x 0 +N －1
1
DMVE 算法介绍
DMVE 算法利用 LMB 周边未出错像素来获得 LMV，
进而 恢 复 LMB。 其 思 想 是 利 用 SAD （ Sum of Absolute Differences） 准则估计 LMB 周边未出错像素的 MV， 再利 用 MV 通过运动补偿技术在参考帧中寻找匹配块并用该 匹配块代替 LMB。 LMV 在一个候选 MVs 集合中利用 SAD 准则得出， 候 选 MVs 集合包括： 1） 零 MV； 2） 参考帧中和 LMB 相同坐标的 MB 的 MV； 3） LMB 四周相邻的、 已正确接收到的 MB 的 MV； 4） 在一定区域内全局搜索获得的 MV。 设视频序列的宏块大小为 N × N ， 重建帧表示为 （ x， P R （ x， y， n） ， y） 为视频 其中 n 表示为重建帧的序号， y， 像素的坐标。重建帧和参考帧的像素差值为 P D （ x， n） ， 假设第 n 帧的某个宏块传输时丢失或接收时出错， 定
SADA SADL SADB SADR
=
∑∑
l =1 x = x0 2 y 0 +N －1
^ （ x， | P y0 － l ， n） － R
y0 － l ， n） | P R （ x， =
∑∑
l =1 y = y0 1 x 0 +N －1
［ 8 ］ ［ 7 ］
和基于候选运动块加权的错
， 本
。
因为 3D 视频相对 2D 视频要多传输一路深度序列， 这 对视频解码器的解码速度提出了很高的要求， 特别是 DIBR， EC 等技术十分耗时， 极大地影响了解码速度， 所以如何 降低 EC 算法的复杂度是一个必须考虑的问题。由于 3D 视频可以充分利用彩色序列中的 MV 与深度序列中的 MV 之间的相关性来帮助加速恢复 LMV， 因此本文提出基于 DMVE 算法的快速错误隐藏算法。该算法能在不降低视频 主客观质量的情况下， 显著降低错误隐藏算法的复杂度从而

量 ． 过 建 立 插 值 系数 表 构 造 混 合 的插 值 模 型 ． 得 双 域 插 值 的 运 动 矢量 ． 过 最 优 运 动 矢 量 判 断 得 到 通 获 通
最 后 的错 误 隐 藏运 动 矢 量． 验 证 明 ． 实 由于 充 分 利 用 了时 域 和 频域 的信 息冗 余 ． ｌ 网络 丢 包 率 的 环 在 Ｏ 境 下 平 均 峰 值 信 噪 比 比 空域 拉 格 朗 日插 值 方 法商 ０ ３ ． ｄ ． ． ～Ｏ ８ Ｂ
关键 词 ：拉 格 朗 日 值 ； 顿 插 值 ； 插 牛 混合 域 插 值 ； 动 矢量 运 中 图 分类 号 ： Ｎ９ ９ ８ Ｔ １． ５ 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １２ ０ （０ ６ ０ —６ ７０ １０ —４０ ２ ０ ） ５０ ８—４
Ａｎ ｅ ｒ ｒ ｃ ｎ ｅ ｌ ｅ ｌ ｏ ｉｈ ａ ｅ ｎ ｒ ｏ ｏ ｃ ａ ｍ ｎｔａ ｇ ｒ ｔ ｍ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｎｅ ｏ ｎ ｅ ｐｏ ａ ｉ ｎ ｉ ｈ ｙ ｒｄ ｆｅ ｄ ｗｔ ｎ ｉ ｔ ｒ ｌ ｔｏ ｎ ｔ ｅ ｈ ｂ ｉ ｉ ｌ
ｃ ｎ ｉｏ ｆＰ ｃ ｅ ｓ ｔ ｔ ０ ． ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ａ ｋ ｔＬｏ ｓ Ｒａ ｅ ｗｉ １ ｉ ｈ
Ｋｅ ｏ ｄ ： Ｌａ ｒ ｎ ｅ ｉ ｔ ｒ ｌ ｔ ｎ Ｎｅ ｏ ｎ ｅ ｐ ｌｔ ｎ ｉ ｔ ｒ ｌｔｏ ｎ ｔ ｉｌｓ ｍｏ ｉ ｎ ｖ ｃｏ ｙＷ ｒ ｓ ｇ ａ ｇ ｎ ｅ ｐ ａ ｉ ； ｗｔ ｎ ｉ ｔ ｒ ａ ｉ ；ｎ ｅ ｐ ａ ｉｎ ｉ ＷＯ ｆ ｄ ； ｔ ｅ ｔ ｒ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ｅ ｏ
维普资讯
２０ ０ ６年 １ ０月
西 安 电 子 科 技 大学 学 报 （ 自然 科学 版 ）

一
视领域得 到了广 泛的应用。随着数字通 信的蓬勃 发展 ， ＭＰ Ｇ２ Ｅ － 标准将其应用延伸到视频会议 ， 多媒体通信 ， 数字视
频广播 （ ＶＢ 等领域 。 Ｄ ） ＭＰ ２ 准采用 了可变 长编码 （ ｒ ｂ ｅｇｈＣ ｄ Ｅ 标 Ｖａｉ ｌ Ｌ ｎ ｔ ｏ － ａｅ
中， 这样可 以有效地 限制错误 的传播 。 编码 帧由片层构成 ， 片层 是视 频层 次结 构 中最 小 的同步 单元 片层 里包含若 干的宏 块 ， 般来 说 片层包 含 图像 一行 一
维普资讯
计算机科学 ２０Ｖ ｉ ３ ３ ０６ ｏ ３ №． ．
视频通信中 ＭＰ Ｇ ２ Ｅ － 码流的纠错与 自适应错误 隐藏算法的研究
高 鹏 陈咏 恩 （ 同济大学电子与信息工程学院 上海 ２ ０ ９ 缩算法 ， － 由于使 用 了可 变长编码使 其对信 道错误 十分敏 感 。利 用视 频 图像在 空 间上 和 时
１ 引言
作 为通用 的视频压缩 国际标准 ＭＰ Ｇ ２在 Ｄ Ｅ－ ＶＤ， 数字 电
数据的错误定位和错误隐藏提供 了良好的条件。 最 高层是序列层 ， 包含有若干 的图像组 ， 每一个 图像组 在 中至少 含有一个 Ｉ 帧和若干 的 Ｐ Ｂ 。图像组是一组相对 独 ，帧 立的视频帧， 每次传输一个图像组就相当于对视频图像进行 次刷新 ， 这样一个 图像组 的错 误不 会传 播到 下一个 图像 组
Ｒｅｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｒＣｏ ｒｃ ｎ ｄ ｐ ｉｅＥ ｒ ｒＣ ｎ ｅ ｌ ｎ ｇ ｒｔ ｍ ｏ Ｐ Ｇ－ ｎ Ｖｉｅ ｏ ｓａ ｃ ｎＥｒｏ ｒｅ ｔａ ｄ Ａ ａ ｔ ｒ ｏ ｏ ｃ ａｍｅ ｔＡｌｏ ｉｈ ｆ ｒＭ Ｅ ２ ｉ ｄ ｏ Ｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｖ ｎｃ ｔ ｏ

个新型的通信技 术，Ｇ视频通信有很 多新的特点， ３ 所有这些新的特点对传统容错技 术带来新的挑 战。Ｈ２ ４Ａ Ｃ视频编码标准 本身提供 了 多 ． ／Ｖ ６ 许 容错工具 ， 可以很好的解决 易差错信道的视频 客错传输 。现以如何提 高 ３ Ｇ视 频通信 的可用性为 目标 ， ３ 对 Ｇ视频通信 中关键的容错技 术（ 包括错误 隐藏技术 ，ｌ ｅ结构及参数 集等 ） Ｓｉ ｃ 的应 用进行 了初步探 讨。
关键 词 ：Ｇ； 频通 信 ； ２ ４Ａ Ｃ； 错 技 术 ３ 视 Ｈ． ／ Ｖ 容 ６
２０ ０ ９年新年伊始 ，国内期待已久的 ３ Ｇ牌照终于发 放 ，三 大国际 很多 ，在 ． Ｔ参考软件 中，就使 用 了一种空 间相关性的 方法 ，即使用 Ｉ Ｖ ３ Ｇ制式 均各 有归 属 。中 国移 动获 得 国人 拥有 自主知识 产 权 的 Ｔ 被丢失宏块周 围的 ４个宏块来恢 复被丢失 的数 据 ，其选用 的标 准是使 Ｄ— ＳＤ Ｃ ＭＡ运营牌照： 中国联通 和中国网通融合成新联通后获得 了 ＷＣ ＭＡ 恢复后边缘数 据的 Ｓ Ｄ ＡＤ （ｕ ｆｂｏｕｅｄｆ ｒｎｅ ｓｍ ｏａｓｌｔ ｉｅｅ ｔ）差最小。这种方法 ｆ 运 营牌 照 ； 中 国 电 信 也 首 次 被 正 式 获 准 移 动 业 务 运 营 权 ，获 得 Ｃ — 的效果虽不是最好 ，但是计算简单 有效。 而 Ｄ ＭＡ ０ ０ Ｅ Ｄ ２ ０ Ｖ Ｏ运营牌照。几 年来 ，一直悬而未决的 ３ Ｇ运 营牌照终 于 ２ Ｓｉｅ ）２ ｌ 结构 。为 了满 足 ＭＴ ｃ Ｕ大小的要求 ，在 ３ Ｇ网络视频传输 尘埃落定 ，但是 三大运营 商围绕 ３ Ｇ技 术带来 的全新市场 的竞 争 则才 中对视频进行分片压缩 显得尤其重 要。经过分片 压缩后 的视频 中每个 剐刚开始 。 Ｒ Ｐ包中包含一个片 ，一般每 个 ｓ ｃ 中包含一个或者几个宏块 ，并 以 Ｔ ｌｅ ｉ 传统 的视频 编码标 准都是围绕 比特 流的概念组织 的。实际上用于 Ｒ Ｐ包 的 大小 满 足 ＭＴ Ｔ ｕ的 要 求 为 准 。 传送 数字视频 的大 多数 网络体系结构并 不适合直接传输 比特流。在许 ３ ）帧 内编码 块刷新 。由于帧 内编码不 依赖时间上相邻 帧的数据 ， 多网络体系结构 中 ，比特流需 要拆 分为数据分 组 。这些 分组 的特 性 ， 所 以帧内编码 块能有效地 阻止 由于包丢 失甚至帧丢失 而引起的错误传 如最小／ 最大尺寸 、相关 开销 和差错 属性等在网络体系结构问 、甚至在 播 。对于对话式视频 业务来说 ，由于实时性要求 高 ，而且 ｌ 帧刷新 的 某个给定 的网络体 系结构 内也是很不相 同的。假如视频编码 器 自身能 频率较低 ，因此可以用帧内编码块来部分代替 Ｉ 帧的作用 。Ｈ２ ／ Ｖ ． ＡＣ ４ ６ 和 网络特性 很好的匹配 ，将能够 获得更好 的视 频 Ｑ Ｓ ｏ 。问题是 如何容 提供 了两种帧 内编码块刷 新 （ ｔ ｂ ｅ ｒ ｒｓ ｎ）模 式 ；其 中 ，一种 ｉ ｒ ｌ ｋｅ ｅ ｉ ｎａ ｏ ｆ ｈ ｇ 错地支持易差错的无线移 动网络？为 了解决 无线移动信道视频 的容错 是随机模式 ，即用户可 以选择 帧内编码块 的数 目，而 由编码 器随机决 传输 ，我们将采用如前 向纠错编 码及支持差错 复原的视频压缩编 码技 定哪些哪些位置上 的宏块实行 帧内编码 ；另～ 种是行刷新模式 ，即编 术来解决 。Ｈ２４编解码 器可以很好 的解决 易差 错信道 的视频 容错传 码器在 图像 中依次选择一 行进行 帧内编码 ，但图 像分辨率 大小不 同， ．６ 输 。在 ３ Ｐ３ Ｐ ＧＰ ／ＧＰ ２的传输 环境 下通 过选择 适 当的条带 长度 使 Ｈ． 每次需要 帧内编码块 的数 目电不 同，例 如在 Ｑ ｍ 格式图像中 ，每次需 ２ ４ ６ Ｃ 编 解码 器 和 无 线 移 动 信 道 的 网络 特 性 得 到 很 好 的 匹 配 ，实 现 无 线 移 动 要 选择一行 ，即 １ 个宏块进行帧 内编码 ，而在 Ｃ Ｆ格式 图像 中，这个 １ １ 信道视频的容错传输 。Ｈ． ４标 准适用 于无线 网络 传输 的主要原 因之 数 字 变 成 ２ 。 ２ ６ ２ 就 是 在 概 念 上 分 为 两层 ： 频 编 码 层 Ｖ Ｌ （ ｉｅ ｏｉｇ Ｌ ｙｒ 和 网 视 Ｃ Ｖｄｏ Ｃ ｄｎ ａｅ） ４ 参数集 （ａａ ｔ ｅｓ 。Ｈ． 标 准 中 ，取消 了序列 层和 图 ｊ Ｐｒｍｅｅ Ｓ ｔ ｒ ） ２ ４ ６ 络抽象层 Ｎ ＡＬ （ ｅ ｗ ｒ ｂｔ ｃｉｎ Ｌ ｙｒ Ｎ ｔ ｏｋ Ａ ｓ ａｔ ａｅ），其中 Ｖ Ｌ负责高效 的视 像层 ，将原本属于序列 和图像头部 的大部分句法元素 分离出来形成序 ｒ ｏ Ｃ 频内容表示 ，它被 没计成尽可能 独立的网络 ，ＮＡ Ｌ负责对 编码信息进 列 参数 集 Ｓ Ｓ （ ｅｕ ｎｅ Ｐ ｒｍｅｅ ｅ） 和 图像 参数 集 Ｐ Ｓ （ｉｔｒ Ｐ Ｓｑ ｅｃ ａａ ｔ ｓ ｔ ｒ Ｐ Ｐｃｕｅ 行 打包 封装 并通过指定 网络进行 传输 。｝ ２ ４中还定 义了两种 新的帧 Ｐ ｒ ｅｔ ｅ 。序列参数集包括 了与一个 图像序列有关 的所有信息 ， Ｌ６ ａ ｍ ２ ｒＳｔ ａ ｅ ） 编码类 型 ，即 Ｓ Ｐ帧和 ｓ 帧来完成 不同流的切换 ，可 以根据 传输 网络 如编码所 用的档次和级 别、图像大小等 ， 用于视频序列 。图像参数 Ｉ 应 和用户终端 的具体情况 自适 应地在不同码率 的视频流之间切换 ，这大 集包含 了属于一个 图像的所 有 片的信 息 ，如嫡编码方 法 、Ｆ ＭＯ，宏块 大改善了视频 流对 ３ Ｇ网络的适应性 。 到片组的 映射方式 等 ，应用视 频序列 中的一 个或 多个独立 的图像。多 】 ３ Ｇ视频 通 话 的基 本 涵 义 个不 同序列 参数集 和图像参数 集被解码器正 确接收后 ，被存储 于不 同 ３ Ｇ时代， 传统的语 音通 话已经是 个很 弱的功能 了， 到时候视频通 话 的 己编码位置 ，解 码器依据每 个己编码片 的片头 的存储位置选择合适 和语音 信箱等新业务才是主流， 的语音通话资 费会降低， 传统 而视觉 冲击 的图像参数集来 使用。 力强． 快速直接的视 频通话会更加普及和飞速发展 。 ５ ）冗余 片 （ｅ ｕ ｄ ｎ Ｓｉｅ 。Ｈ２ ４编码器除 了对 片内的宏块进 Ｒ ｄ ｎ ａｔ ｌ ） ．６ ｃ ３ Ｇ时 代 被 谈 论 得 最 多 的 是 手 机 的 视 频 通 话 功 能 ， 也 是 在 国 外 最 行～ 次编码外 ，还 可以采 用不 同的编码 参数对 同一个宏 块进行一次或 这 为流行 的 ３ Ｇ服务之～ 。相信不 少人 都用过 Ｑ Ｑ、ＭＳ Ｎ或 Ｓ ｙｅ的视频 多 次编码 ，生成冗余 片 ，冗余 片 的信 息也被编 码进 同一个 视频 流 中。 ｋｐ 聊天功能， 与远方 的亲人 、朋友 “ 面对 面”地 聊天。今后， 靠 ３ 依 Ｇ网络 解码 器在能 够使用 主片的情况 下会抛弃 冗余 片 ，反之如 果主 片丢失 ． 的高速数据传输，Ｇ手机用户也可 以 “ ３ 面谈 ”了。当你用 ３ Ｇ手机拨打 也可 以通过冗余片来重构质量 。 视 频 电话 时 ， 再 是 把 手 机 放 在 耳 边 ， 是 面 对 手 机 ， 戴 上 有 线 耳 麦 或 不 而 再 ６ ）灵活 的宏块排 序 （ＭＯ） ＭＯ技术通过 片组 （ｌ ｅｒｕ ）技 Ｆ 。Ｆ ｓｃｇｏ ｐ ｉ 蓝牙耳麦， 你会在手机屏幕上看到对方影 像， 自己也会 被录制下来并传 术来实现 。片组 是 由～个或 者多个片组成 ，而每个片 中通 常包括一系 你 送 给 对方 。 列的宏块。采用 Ｆ Ｏ进行视频 编码 的好处在 于，可以使 因信道传输而 Ｍ ２ ３ Ｇ视频通信 中容错技术的应 用 引起的错误分散 。具体 实旌方 法是： 中的宏块可 以组成 一个或几 个 帧图 ３ Ｇ通信 技术 的出现使对话式 无线 视频业务成 为可能 ，虽然 ３ Ｇ网 片组 ，每一个片组单 独传输 ，当一个片组发生丢失 时 ，可 以利用 与之 络在移动环境 下的带宽可 达 ３４ ｂｓ ８ ｋｐ ，在静止 环境下 的带宽 可以达 到 临近的已经正确接收 到的另一 片组 中的宏块进行 有效的错误掩盖 。片 ２ ｐ ，但 是由于信道 衰减 、建筑 物遮挡 、终端移 动 、多用 户干涉等 组组成 方式 可以是矩形方式或有规则的分散方式 （ Ｍｂ ｓ 例如 ，棋盘状） ，也 原 因影 响，使得信道 是时变且 高误 码的 ，因此 ，在 ３ 网络上 传输视 可以是完全随机 的分散方式 。采用 Ｆ Ｏ提高 了码流 的容错能力 ，却使 Ｇ Ｍ 频流时 ，仅仅追求高 的压缩 效率是不够 的 ，必须有一定 的容错 和错误 编码效

收 稿 日期 ：０ １１ －７ ２ １・００ 回修 日期 ：０ １１－６ ２ １ － １ ０
作者简介 ： ． ． ａｆ ｚ １７ 一） 男 ， ｓ ｚ Ｍ ｈ ｏ（ ９ ７ ， 博士研究生 ， ｏ 主要研究方向 ： 视频压缩 ， 以及交互技术。 通信 ・ 通讯作者 ： 波 （９８ ， ， 胡 １６ 一）男 教授 ， 士生导师 ， Ｅ 博 Ｉ Ｅ成员。Ｅ ａ １２０２０７ ａａ．ｄ．ｎ Ｅ ｍ ｌ １１７０１＠ｆ ｎ ｅｕｃ ： ｄ
１ 传 统 的 模 式
在 Ｈ．６／ Ｖ ２ ４ Ａ Ｃ的 Ｆ ＭＯ允许 不 同模式 的规格把 宏块 映射 到不 同 的条带 组 。在 Ｆ Ｏ检查 板顺 序 的块排 Ｍ 序打破 了邻近块之间的预测 ， 但是这样 的方案需要成本且会减少编码效率 。在 ［ ］ 关于 Ｆ Ｏ的额外开 ７ 中， Ｍ 销估计和它改进 的误差恢复技术 已经细致地阐述过了。这种 Ｈ ２４ Ａ Ｃ的 Ｆ Ｏ模式 由下述式 子产生了 ．６／ Ｖ Ｍ 分散 模 式 ［］＝ ａ （ ｎ ／ ） ％（ ） ｉ （ ＋（ ｂ ）２ ） ｎ （） ｉ 其中 ｉ 是宏块的地址存在于 ａ列） ｂ 行）ｎ （ 和 （ ， 是条带组的数 目。步骤是在帧中将条带组赋到每一个宏块。这样 的函数在编码器和译码器都可以得到。这样的模式提供了分散的排序 ， 这样不会有宏块是被其他来 自同样条带 组的宏块包围。对于 Ｑ Ｉ ＣＦ大小的有 ８ 个条带组的帧模式如图 １ 所示。相同的模式在所有不同的分辨率所示， 并
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１２・ Ｏ
绵 阳师范 学院学报 （ 自然科 学版 ）
第３ ０卷
且知道条带组的数目 改变才会改变。现在当前的模式缺少一些对于整个帧的分散的 误差的特征以防万一 一 整条 关键 的条带组丢失 。在列 中有条带组对 （，）（ ，）（ ，）（ ，） ０４ ，１５ ，２６ ，３７ 。如果有任何一对丢失 ， 结果误差将在有限 区 域的列方向累计， 如图 １ １ ） 中（， 对所示（ ５ 灰色区域） 。在这样的条件下， 总会存在概率使用最大的两个可得到的 宏块进行隐蔽， 在水平方向上邻近于丢失的宏块。而且， 如果—个条带组邻近于丢失的对也丢失了这样的情况就 会变得更糟 。对随着条带组数 目改变的对和无法改变的在几乎所有的模式存在 。 在文献 ［０ 中， １］ 一个优 良的模式的特性已经介绍过了并且用拉丁方块的概念引入了另一个分离模式。 作 者展 示 了对 于在 ＭＢ ｍ ｐ中一个 鲁棒模 式 的要求包 括 ； Ａ ａ （ ） 条带 组 中保 持大 致相 同数 目的宏块 １在 （） ２ 对于一个宏块避免相同的组带作为四个方向上的邻居 （） ３ 尽可能提供邻近宏块不同的条带组作为相邻 （ ） ＭＢ ｍａ ４在 Ａ ｐ中尽可 能引入 最大 不 同的邻 居对 他们的评价显示这样的映射帮助更好的隐藏并胜过了以前常见的模式。我们在余下的本文中称这种 模式是拉丁方块模式 （Ｓ ） Ｌ Ｐ 。在图 ２中显示了７个条带组的模式 ， 使用拉丁方块要求用不 同的条带组数 目 构建不同的等式。一些长而且复杂的等式的结果 ， 并且当条带组数 目是 ７或者 ８时， 没有定义的函数 或者 等式产生这样的分离模式 。即使手动安排的模式（ 如图２ 所示） Ｍ Ａ ａ 在 Ｂ ｍ ｐ的某些位置上（ 灰色区域） 也不 满 足第 三条性 质 。

编码结构的多视 点视频 Ｉ 帧错误 隐藏方法。隐藏过程分三大步：首先利用多视 点视频编码 中图片组长度短的特点， 把 Ｉ帧图片分成前景 区和背景区；然后 ，对背景区丢 失块采用直接拷 贝法进行掩盖；最后，对 前景 区丢失块采用
自适应方向性插值 法进行错误掩盖。 实验 结果表 明，提 出的方法在主客观质量上都优 于常用的 Ｉ帧错误 隐藏法， 并有效地降低 了视 点间错误传递 。
Ｚ ＨＯ Ｕ Ｙａ ｎ ｇ ， ． ， ＹＵ Ｍｅ ｉ ，Ｊ Ｉ ＡＮＧ Ｇａ ｎ ｇ ｙ ｉ ∞
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第２ ６ 卷第２ 期， ２ ０ １ ３ 年４ 月
Ｖｏ １ ． ２ ６ Ｎｏ ２ ， Ａｐ ｒ ． ２ ０ １ ３
宁 波 大 学 学 报 （理 工 版 ）
Ｊ Ｏ ＵＲ ＮＡ Ｌ ＯＦ Ｎ Ｉ Ｎ ＧＢ Ｏ Ｕ ＮＩ ＶＥ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ（ Ｎ Ｓ Ｅ Ｅ）
首届中国高校优秀科技期刊奖
关 键词 ： Ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ３ Ｄ Ｔ Ｖ ：错误 隐藏 ；交 织编码 ；低计 算复 杂度
中图分 类号 ： Ｔ Ｎ９ ｌ １ ． ７ ８
文 献标 志码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ １ ． ５ １ ３ ２（ ２ ０ １ ３） ０ ２ — ０ ０ ３ ８ ． ０ ７ 采 用 一种 三维 频 率 选择 外 推 运 动 矢量 的 时 空联 合
１ 基于左右视点交织的立体视频编码及错误隐藏
１ ． １ 基 于左右 视 点交 织的 立体视 频编码
应 用于 Ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ３ ＤＴ Ｖ 的编码 结构 主要 有 以下
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ — １ ｌ １ ６ 宁 波 大学学 报 （ 理工版 ）网址 ： ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｎ ｂ ｄ ｘ ｌ ｇ ． ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｏ ｐ ｅ ｎ ｃ ｏ ｍ ／ 基 金项 目：国 家 自然 科学 基金 （ ６ １ ２ ７ １ ２ ７ ０ ０）； 浙 江 省 自然 科学基 金 （ Ｙ１ １ ０ １ ２ ４ ０）；宁波 市 自然 科学 基金 （ ２ ０ １ Ｉ Ａ ６ １ ０ １ ９ ７） ． 第一作者：张少敏 （ １ ９ ８ ７ 一），女， 河北张家口人， 在渎硕士研究生， 主要研究方向：立体视频错误隐藏 Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｏ ｍｉ ｎ ４ １ ２ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｒ ｎ 通信 作者 ： 郁 梅 （ １ ９ ６ ８ 一） ，女 ， 江苏 无锡 人 ， 博 士／ 教授 ，主要研 究方 向 ： 视 频通信 及 图像处 理 ． Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｙ ｕ ｍｅ ｉ ＠ｎ ｂ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ