基于h.264%2favc的視頻容錯技術(shù)研究

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1、摘要摘要隨著通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，視頻流業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)通信中占據(jù)越來越重要的地位。然而，由于目前Internet和無線網(wǎng)絡(luò)不能提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，因此視頻流在這些網(wǎng)絡(luò)中傳輸時經(jīng)常會發(fā)生誤碼和數(shù)據(jù)包丟失等傳輸錯誤。比如Internet網(wǎng)絡(luò)共享鏈路的特點使各種業(yè)務(wù)相互競爭網(wǎng)絡(luò)資源，常常出現(xiàn)數(shù)據(jù)擁塞而導(dǎo)致丟包；無線網(wǎng)絡(luò)頻帶資源有限、帶寬波動較大以及無線信道多徑衰落、共道干擾的特點使得信號在傳輸過程中既受到隨機（比特）錯誤的影響，又受到突發(fā)錯誤（丟包）的影響。而且，由于目前Internet、802.11

2、無線局域網(wǎng)、3G通信網(wǎng)、PSTN、ISDN和ATM等網(wǎng)絡(luò)之間具有異構(gòu)性，即不同的網(wǎng)絡(luò)具有不同的帶寬、丟包率等性能和特點，因此視頻流在網(wǎng)絡(luò)之間傳輸時也容易發(fā)生傳輸錯誤。另一方面，壓縮過的視頻流對傳輸錯誤非常敏感，這是因為目前所有成熟的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)都采用VLC變長編碼和運動估計等時空預(yù)測技術(shù)。因此，設(shè)計魯棒的視頻編碼方案和有效的差錯控制策略成為目前視頻傳輸研究的重點內(nèi)容。容錯編碼技術(shù)是解決視頻流魯棒傳輸?shù)闹匾侄?。本文從增強?shù)據(jù)的抗誤碼性能、選擇保護重要數(shù)據(jù)和提高解碼端錯誤掩蓋性能等方面入手，對基于

3、H.264/AVC碼流的視頻容錯技術(shù)進行了深入研究，并取得了以下成果：第一、提出了一種采用空時域掩蓋相結(jié)合的Intra幀錯誤掩蓋算法。該算法結(jié)合時域運動補償，利用幀間相關(guān)性來預(yù)測丟失的Intra幀信息，在掩蓋過程中自適應(yīng)選擇掩蓋模式。由于Intra幀并非總是發(fā)生在場景轉(zhuǎn)換時刻，因此選擇時空域掩蓋相結(jié)合的辦法克服了空域插值掩蓋算法精度不高的缺點，能夠得到更好的預(yù)測效果。實驗結(jié)果表明該算法比H.264/AVC的非標(biāo)準(zhǔn)錯誤掩蓋算法大大提高了掩蓋效果，改善了圖像質(zhì)量。第二、提出了一種基于圖像內(nèi)容的數(shù)據(jù)分

4、割算法。該算法根據(jù)宏塊對重建圖像質(zhì)量的貢獻程度將每一編碼幀的所有Inter宏塊劃分為高影響度和低影響度兩組，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件為兩組宏塊分別添加不同的FEC信道編碼，從而優(yōu)先保護高影響度的一組宏塊，達到改善圖像質(zhì)量的目的。該算法克服了H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)中分割方法過于僵化的缺點，可更好地適應(yīng)圖像內(nèi)容的變化和網(wǎng)絡(luò)條件的改變。第三、提出了一種可降低誤差擴散的數(shù)據(jù)分割算法。該算法根據(jù)編碼器運動估計的結(jié)果，評估每一宏塊對后續(xù)幀質(zhì)量產(chǎn)生的影響，將所有宏塊劃分為高、中、低三類，并對不同類宏塊的運動矢量和DCT

5、系數(shù)應(yīng)用不同的信道編碼策略。由于該算法能有效保護被后續(xù)幀參考次數(shù)較多的宏塊，因此能降低易錯環(huán)境下視頻傳輸時誤差擴散的程度，從而改善圖像質(zhì)量。實驗結(jié)果表明該算法能良好地平滑圖摘要像質(zhì)量，改善主觀感受。第四、提出了一種基于參考幀選擇的雙描述子編碼方案。該編碼方案按照時間域?qū)D像序列分成兩個子序列分別進行編碼傳輸，以降低突發(fā)信道錯誤對重建圖像質(zhì)量的影響。在基于反饋信道的條件下，編碼器根據(jù)解碼器提供的信息，在兩個編碼子環(huán)之間進行參考幀選擇，這可避免在通常的參考幀選擇算法中編碼幀與參考幀距離過遠導(dǎo)致預(yù)測精

6、度下降的問題。而且，對于丟失的幀，使用該幀在另一個描述子的相鄰幀進行高精度的雙向運動補償進行掩蓋能進一步提高圖像重建質(zhì)量。針對提出的所有算法，論文都通過大量的軟件仿真、測試及與相關(guān)算法的比較來驗證其有效性和先進性。關(guān)鍵詞：視頻容錯錯誤掩蓋數(shù)據(jù)分割多描述編碼H.264/AVCAbstractAbstractWiththetechnologicaldevelopmentofcommunicationsandnetworks,videostreamingservicesareplayingamorea

7、ndmoreimportantroleinthefieldofnetworkcommunications.However,theInternetandwirelessnetworknowadayscannotprovidereliabledatatransmission,andthebiterrorandpacketlossareliabletooccuratthemomentofdeliveringvideostreamingoverthesenetworks.Forexample,thech

8、aracteristicofInternetofsharingpathmakesdifferentservicescompeteforthenetworkresourceswitheachother,whichresultsindatacongestionandpacketloss,whilethecharacteristicsofwirelessnetworkoflimitedbandwidth,highbandwidthfluctuationandwirelesschannelofmulti