H.264解码器抗误码技术研究

上海交通大学

硕士学位论文

H.264解码器抗误码技术研究

姓名：容宝祺

申请学位级别：硕士

专业：通信与信息系统

指导教师：周军

20080101

上海交通大学硕士学位论文: H264解码器抗误码技术研究

H.264解码器抗误码技术研究

摘要

H.264/AVC作为ITU-T VCEG组织和ISO/IEC MPEG组织联合制定的最新

视频编码国际标准，在近年来已经在学术界和工程界得到深入研究，并开始引入实际应用领域。本文着眼于当前视频压缩编码标准的发展和适合于丢包网络的视频标准，分析了新一代网络视频通信的要求，对H.264解码器端的误码掩盖技术，提出了自己的误码掩盖算法，纵观全文，主要有以下内容：

首先概括地描述了丢包网络，包括因特网以及无线网络的系统架构和急需

解决的问题，介绍了信号在传输中差错的分类，几种解码器后向误码掩盖算法。接着又对常用的Intra帧空域掩盖以及Inter帧的时域掩盖作了分析，讨论了误码的错误检测方法。

研究了Xin.Li的LMS滤波器误码掩盖算法，该算法认为图像是局部平稳

高斯过程，通过最大后验估计进行点序列预测，恢复出误码像素。本文根据其多方向扫描补偿以及图像局部平稳的建模思想，提出了一种有效的边缘检测LS掩盖算法。针对视频流中的Intra帧，应用Sobel算法和均方值算法对误码图像进行边缘检测，判断出误码点中是否有边缘经过。其中Sobel算法适用于低误码率情况，均方值算法则适用于高误码率情况。

经过边缘检测，我们对不含有边缘的像素点，采用线性插值的算法；对于

含有边缘的像素点，采用最小二乘（LS）算法，利用周围的像素点，建立最小二乘滤波器模型，然后通过多方向的扫描方式以及调整各方向的权值系数，利用各方向预测值加权求和的方法，得出最终预测值。通过改进，本文算法比Xin.Li算法的复杂度要低，有了更高的图像恢复质量。

最后描述了H264解码器的结构以及解码的详细流程，针对Intra帧以及Inter

帧，介绍了SI以及BMA两种算法。在x264的解码器加入了SI和BMA的差错掩盖方法，结合本文前面章节讨论的边缘检测LS掩盖算法，提出一种改进的误码掩盖算法。通过三种算法的互补和结合我们得到改进的算法。这种改进的算法不依赖于编码器的信息也不增加很多计算复杂度。尤其在运动剧烈和场景转换的时候，仿真结果的主客观质量与原来算法相比有显著提高。

关键词：H.264, 空域，误码掩盖，Sobel，最小二乘

The Research of H.264 Decoder Error Concealment

Technologies

ABSTRACT

H.264/AVC is the most recent international standard of video

compression, designed by ITU-T VCEG and ISO/IEC MPEG. In the latest years, thanks to the great efforts paid by professors and engineers, H.264 has been introduced into practical applications. This paper is focus on the development of video compressed standard and the adaptation of lost package network. According to the requirement of next generate network, we provide a new algorithm on H.264 error concealment.

First we introduce the lost packet network, including the Internet

and wireless network system architecture, the problem which we need to solve urgently. We talk about the error condition in transmission, enumerate some error concealment algorithm in decoder. Then we make extensive analyze on the spatial concealment in Intra frame and temporal concealment in Inter frame, discuss about the error detective way for the lost pixels.

Secondly, we make the research of Xin.Li’s LMS filter error

concealment. It is based on the local stationary Gaussian process. It can recover the sequence error pixels by the MAP estimation. According to the mutil-scanning approach and local stationary in image, we refer to

effective edge detection LS error concealment. Focusing on the Intra frame in video streams, we use the Sobel algorithm and mean square algorithm to detective the edge of error pixels. It is helpful to judge whether there are edges pass though the error pixel. Sobel algorithm is used in low bit rate. Mean square algorithm is used in high bit rate.

After we get the edge information, the error pixels may be pided

from two parts, stable pixels and unstable pixels. The errors which are stable pixels can be concealed by linear interpolation. For the missing pixels, which are unstable, the initial value of the missing pixel can be obtained by the lease square method; the optimization value can be built up by the mutil-direct scanning. Our algorithm has lower time complexity than Xin.Li’s, but has higher quality than before. It is a good way for the Intra frame concealment.

Finally, introduce the architecture of H264 decoder. Aiming at Intra

Frame and Inter Frame, we use SI and BMA algorithm. Adding the SI, BMA and edge detection LS algorithm into the x264 decoder, we suppose an improvement error concealment solution. Though the complementation of these three algorithms, we get the new way for error concealment. This solution is not depending on the encoder information, no time complexity or space complexity will be added. Especially in fast movement and sense transsion, the simulator result is much better than before.

KEY WORDS: H.264, Spatial domain, Error concealment, Sobel, Least square

上海交通大学

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：容宝祺

日期： 2008年 1月31日

上海交通大学硕士学位论文: H264解码器抗误码技术研究

上海交通大学

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国

家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上

海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用

影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密□，在

本学位论文属于

不保密√。

（请在以上方框内打“√”）

学位论文作者签名：容宝祺 指导教师签名：周军

日期：2008年1月 31日 日期：2008年1月31日

上海交通大学硕士学位论文 …… 此处隐藏：13540字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……