[發明專利]一種自適應閾值的視頻流多紋理方向錯誤隱藏方法

有效

• 申請號: 201410100233.9
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103856781B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 張小紅;胡婷;鐘小勇
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: H04N19/65
• 分類號: H04N19/65;H04N19/895
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明屬于視頻圖像處理領域，涉及到一種H.264解碼視頻圖像中對錯誤信息塊的近似恢復或錯誤隱藏方法。

背景技術

H.264視頻壓縮編碼標準是由國際電信聯盟（ITU-T）的視頻編碼專家組（VCEG）和國際標準化組織（ISO/IEC）的運動專家組（MPEG）共同制定的新一代視頻壓縮編碼標準。H.264帶來高壓縮比和良好網絡親和性的同時，由于接收端接收到的信息量變少，圖像序列間的冗余度降低，使得編碼后的碼流對錯誤更加敏感，從而使得任何一個比特的丟失或錯誤，都可能導致誤碼擴散，容易降低接收到的視頻圖像質量。

錯誤隱藏技術即是一個圖像采樣或一塊采樣在傳輸中由于錯誤而丟失，解碼器仍能基于周圍的已經收到的采樣點，利用空間和時間相鄰的采樣點的內在相關性進行估計，從而實現錯誤隱藏，用估算數據恢復。該技術并不追求將原始數據完整還原，而是利用已經接收到的數據來盡量增強視頻圖像質量，因此，它無需增加額外的碼率，也不需要改變編碼器。

常見的錯誤隱藏算法分兩種：時域錯誤隱藏和空域錯誤隱藏。時域錯誤隱藏主要是利用視頻序列的相鄰幀之間的較強時間相關性，通過相鄰幀經過運動補償后的正確圖形數據來對錯誤宏塊內容進行恢復。這種方法只適合于運動不太復雜的視頻信號，對于場景變換的情況則往往不太適用。空域錯誤隱藏主要是使用同一幀圖像中的空間相關性對丟失的內容進行修復，因此對于場景變換的情況可以利用幀內信息對錯誤宏塊進行掩蓋。

現有技術中，使用的普遍的是H.264雙線性內插算法。雙線性內插算法是H.264標準的空域錯誤隱藏算法。通過上下左右4個相鄰像素塊的邊緣像素進行線性插值來恢復錯誤數據。這種算法是根據像素距離越近，其相關性越大的原理，因此權值設定為丟失像素與相鄰像素的反向距離，圖1為雙線性內插算法示意圖。

現有的Sobel邊緣檢測算法：

（1）計算梯度的幅值和方向

Sobel算子是在圖像空間利用x和y兩個方向模板與圖像中的每個像素點進行鄰域卷積來完成的。對于f(i,j)為圖像中像素點灰度值（i,j為像素點的坐標），x和y方向的模板見圖2。

水平梯度G_x(i,j)為：

G_x(i,j)＝f(i-1,j-1)+2f(i-1,j)+f(i-1,j+1)-f(i+1,j-1)-2f(i+1,j)-f(i+1,j+1)

垂直梯度G_y(i,j)為：

G_y(i,j)＝f(i-1,j+1)+2f(i,j+1)+f(i+1,j+1)-f(i-1,j-1)-2f(i,j-1)-f(i+1,j-1)

令圖像中每個像素點的梯度幅值和方向分別為G(i,j)和θ(i,j)，則：

（2）邊緣檢測閾值設定

邊緣檢測是通過檢測圖像灰度變化確定圖像邊緣的過程，圖像邊緣是圖像灰度變化最顯著的區域或邊界，因此梯度幅值較大的一些像素點才能體現真正的邊緣信息。

Sobel邊緣檢測算法中的閾值取決于整個圖像像素灰度級信息，閾值設置過小，易產生偽邊緣；閾值設置過大，易使邊緣間斷。設待進行邊緣檢測視頻圖像的尺寸大小為M×N，所以進行邊緣檢測的視頻圖像需要剔除邊界點，因此其尺寸大小為(M-2）×（N-2)。Sobel算子常規設定閾值Th的方法通常是通過待測像素點的梯度幅值G(i,j)與整個M×N視頻圖像的平均梯度幅值MG₁和梯度標準差SD₁的比較，來判定該待測像素點是否為邊緣像素點，并通過多次實驗測試經驗來進行判斷：其中：

令Th＝MG₁+SD₁，如果G(i,j)＞Th，則判定該像素點為圖像邊緣點，否則，不是圖像邊緣點。

發明內容

本發明基于改進的自適應閾值的Sobel邊緣檢測算法，通過檢測出錯誤宏塊的相鄰塊可能的邊緣方向，結合邊界像素差值成本函數自適應地確定錯誤宏塊中每個像素點的插值方向，然后對錯誤宏塊中的每個像素點進行方向插值來恢復錯誤宏塊，能夠更精確的提取出邊緣信息及自適應的恢復丟失宏塊，保證了恢復后視頻圖像的平滑性。

本發明是通過以下技術方案實現的。

（S1）用改進的Sobel算法對錯誤宏塊的相鄰塊進行邊緣檢測