无线信道中的H.264错误隐藏技术

论文摘要

随着无线通信技术的发展,无线多媒体通信得到了越来越广泛的应用。在无线信道中传输视频信号不仅要求高压缩效率,还需要较强的抗误码能力。作为一个全新的视频编码标准,H.264标准比MPEG-4的早期版本和H.263标准具有更好的压缩性能,而且采用了“网络友好”的结构和语法,使其具有较好的网络亲和性,输出的编码比特流适合在当前和未来的网络构架中传输。因此,H.264成为无线多媒体应用的最具有竞争力的标准。本文首先对H.264的关键技术和现有的错误隐藏技术进行了总结,然后详细分析H.264编码码流在无线网络中的传输技术,并进行了仿真模拟。无线信道传输环境十分恶劣,受信号衰减、多径效应、终端的运动速度和信道噪声等因素的影响,信道情况随时间和终端的位置改变而改变。仿真结果表明,在无线信道中传输H.264编码码流会引起突发连续的丢包以及错误扩散,导致解码端不能正确解码或解码视频质量的急剧下降。因此,需要采用多种技术保证解码视频质量,其中错误隐藏技术是解决此问题的重要手段。针对无线信道的特性,本文提出了一种改进的解码端错误隐藏技术,通过搜索丢失块周围可用的相邻块,利用相邻块之间空域和时域上的相关性进行象素权重插值和运动向量估计,从空域或时域上寻找一个匹配的块来进行丢失块的隐藏。该技术有两个特点:第一,对视频进行交织传输,配合解码端对丢失宏块的回形搜索方法,可以为错误隐藏提供更多可靠的空域和时域相关信息;第二,为了保持边缘信息的完整性和减弱由于插值造成的拖尾效果,根据相邻可靠宏块的差别自适应地调整边缘象素插值的权重。经过标准测试平台JM86的测试,实验结果表明该技术对于保留物体的边缘信息和抑制错误扩散具有较好的效果,在PSNR值和主观视频质量上比起传统算法得到了一定的提升,而且实现简单,比传统算法只增加了一些加法运算和极少量乘法运算。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 论文的背景与意义
• 1.3 论文的内容及结构安排
• 第2章 H.264 的关键技术
• 2.1 H.264 标准的分层结构
• 2.2 视频编码层
• 2.2.1 简表和级别
• 2.2.2 编码数据格式
• 2.2.3 H.264 编解码流程
• 2.3 H.264 的关键技术及实现思想
• 2.3.1 帧内预测
• 2.3.2 帧间预测
• 2.3.3 变换和量化
• 2.3.4 熵编码
• 2.3.5 去块滤波器
• 第3章 视频传输的差错控制技术分析
• 3.1 误码对视频压缩码流的影响
• 3.2 抗误码编码技术
• 3.3 错误隐藏技术
• 3.4 H.264 的抗误码特性
• 第4章 无线环境下的H.264 码流传输仿真
• 4.1 H.264 在无线环境下的应用
• 4.2 H.264 的NAL 层技术
• 4.3 3G 用户平面协议栈
• 4.4 离线软件仿真
• 4.4.1 简述
• 4.4.2 误码模板
• 4.4.3 仿真参数配置
• 4.4.4 输入比特流要求
• 4.4.5 客观视频质量评估
• 第5章 一种改进的错误隐藏技术
• 5.1 无线信道传输对视频信号的影响
• 5.2 帧内错误隐藏
• 5.2.1 宏块状态图
• 5.2.2 回形搜索
• 5.2.3 双向隐藏
• 5.2.4 空域插值
• 5.3 帧间错误隐藏
• 5.3.1 感兴趣区域（ROI）
• 5.3.2 候选运动向量选择
• 5.3.3 建立预测区域和隐藏
• 5.4 实验结果分析
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表论文目录