[發明專利]基于稀疏表示的視頻差錯隱藏方法和裝置

有效

• 申請號: 201010212205.8
• 申請日: 2010-06-21
• 公開（公告）號: CN101895769A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 戴瓊海;肖紅江
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04N7/68
• 分類號: H04N7/68;H04N7/26;H04N7/30
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別涉及一種基于稀疏表示的視頻差錯隱藏方法和裝置。

背景技術

作為互聯網和第三代移動(3G)網絡的殺手級應用，實時視頻通信服務已經成為了運營商、設備商和服務提供商所共同關注的焦點。其核心在于如何為用戶提供高質量的視頻傳輸質量。但是，底層承載網絡具有時變性，給視頻流高效傳輸造成了較大的不確定性。特別是，突發的網絡擁塞或者信道衰落將導致接收端視頻流的解碼差錯，進一步導致重構圖像出現嚴重失真。為了掩蓋此類視頻圖像的視覺失真，差錯隱藏算法應運而生，并作一種流媒體應用中必備的解碼后處理工具。

差錯隱藏的本質是根據正確接收的各種視頻信息(如紋理、編碼模式和運動向量等)來最大程度地恢復解碼出錯的圖像區域。目前，學術界和工業界設計的差錯隱藏算法主要基于兩類思路：(1)時域替代策略，即直接采用前一解碼圖像中的對應宏塊(相同位置的參考宏塊，或者當前宏塊運動向量所指向的參考宏塊)替代當前損壞宏塊；(2)空域平滑策略，即利用周邊像素信息插值出當前損壞宏塊的像素值。第一類思路雖然利用了視頻幀時域上的相關性，但是對損壞區域的空域紋理信息并沒有很好的利用。第二類思路則往往不適用于連續信息包丟失的情況。因為位于損壞區域周圍的宏塊大量丟失，也就意味著能夠提供給空域掩蓋策略的信息相當有限，所以能重構的圖像質量將會很差。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷，本發明提供一種基于稀疏表示的視頻差錯隱藏方法和裝置。

為達到上述目的，本發明一方面提出一種基于稀疏表示的視頻差錯隱藏方法，包括以下步驟：檢測并獲取當前幀中的損壞像素區和完好的像素區；獲得所述當前幀中完好的像素區內像素相對于參考幀的運動向量；根據所述運動向量對所述當前幀和所述參考幀進行宏塊匹配以生成所述完好的像素區的運動補償后的殘差圖像；根據所述殘差圖像構建圖像稀疏度目標函數；和對所述圖像稀疏度目標函數求解，并根據求解結果填充所述損壞像素區。

本發明另一方面還提出了一種基于稀疏表示的視頻差錯隱藏裝置，包括：宏塊檢測和獲取模塊，用于檢測并獲取當前幀中的損壞像素區和完好的像素區；運動向量檢測獲得模塊，用于獲得所述當前幀中完好的像素區內像素相對于參考幀的運動向量；殘差圖像生成模塊，用于根據所述運動向量對所述當前幀和所述參考幀進行宏塊匹配以生成所述完好的像素區的運動補償后的殘差圖像；稀疏度目標函數構建模塊，用于根據所述殘差圖像生成模塊生成的所述殘差圖像構建圖像稀疏度目標函數；和填充模塊，用于對所述稀疏度目標函數構建模塊生成的圖像稀疏度目標函數求解，并根據求解結果填充所述損壞像素區。

本發明直接利用了圖像稀疏表示特性來重構發生錯誤的圖像區域，簡單易用，性能優異，且本發明聯合利用了視頻幀間和幀內的相關特性，可以有效地對大區域損壞的視頻進行恢復。另外，本發明利用視頻幀的空域和時域相關性，并聯合優化空域圖像和時域殘差圖像的稀疏度表示函數，從而確保在惡劣的傳輸狀況下都能有優異的差錯掩蓋性能。因此，本發明不僅解決了用戶端接收視頻數據出錯時視頻質量大幅下降的問題，而且還能夠克服現有技術中存在的不足。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本發明實施例的基于稀疏表示的視頻差錯隱藏方法的流程圖；

圖2為本發明實施例的構建運動補償后的殘差圖像的示意圖；

圖3為本發明實施例的基于稀疏表示的視頻差錯隱藏裝置結構圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

如圖1所示，為本發明實施例的基于稀疏表示的視頻差錯隱藏方法的流程圖。如圖2所示，為本發明實施例的構建運動補償后的殘差圖像的示意圖，其中，F_c為當前幀，F_r為F_c對應的參考幀。設和分別為當前幀F_c和參考幀F_r中像素位置處的像素值，為當前幀F_c中像素所對應的運動向量。該方法包括以下步驟：