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基于H.264解码端差错隐藏技术的研究

作　者: 孙艳
导　师: 孙松林
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: H.264 视频通信抗误码差错隐藏
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本课题来源于项目号为60702049的国家自然基金项目。随着计算机网络技术、通信技术及多媒体技术的迅速发展,视频通信已经成为未来信息与通信领域的主要应用之一。与传统的数据通信相比,视频通信对实时性要求更严,对带宽要求更大,同时由于视频应用普遍采用了高压缩的编码技术,使得编码后码流对误码尤为敏感,因此在视频通信中提高对误码的抗干扰和恢复能力是很有必要的,这也是目前多媒体通信领域的研究热点。本文在对H.264标准及现有抗误码技术进行分析总结的基础上重点研究了解码端时域差错隐藏技术。本文首先详细介绍了H.264标准中的抗误码工具以及JM模型中差错隐藏方案的实现,并对现有的时域差错隐藏技术及其改进方案进行了总结分析。其次,在此基础上提出了一种方向性时域差错隐藏的改进算法,该算法利用参考帧恢复宏块边界像素与相邻三个方向上的像素差值最小的方向来计算丢失宏块周边像素方向的近似值,使得所有像素差值近似值最小的候选运动矢量就是要恢复的运动矢量。最后,在此改进方法的基础上,本文又提出了一种可变宏块大小的方向性时域差错隐藏改进方案,该方案根据丢失宏块周围的可用宏块的宏块模式来预测当前丢失宏块的宏块模式,然后再利用上面提出的方向性时域差错隐藏算法重建丢失宏块。本文以JM15.1测试模型为软件仿真平台,选取各种典型的视频序列,对本文提出的算法进行仿真,并对测试结果进行分析总结。测试结果表明,在复杂度没有明显增加的前提下,本文提出的改进方案在主观视觉效果和客观PSNR值都有较好的改善。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 课题背景及选题意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 本文的内容安排  11-13
第二章 H.264视频标准介绍  13-27
  2.1 H.264的制定及发展过程  13-14
  2.2 H.264的新特点  14-25
    2.2.1 H.264编解码器结构  15-16
    2.2.2 H.264的档次与级别  16-17
    2.2.3 帧内预测  17-19
    2.2.4 帧间预测  19-22
    2.2.5 变换和量化  22-23
    2.2.6 去方块滤波器  23-25
    2.2.7 其余特征  25
  2.3 本章小结  25-27
第三章 H.264抗误码技术介绍  27-41
  3.1 H.264编码层差错控制技术  27-31
    3.1.1 参数集的使用  27-28
    3.1.2 灵活宏块排序  28-30
    3.1.3 数据分割  30
    3.1.4 冗余片  30
    3.1.5 帧内编码  30-31
    3.1.6 参考图像的选择  31
  3.2 H.264解码层错误恢复技术  31-39
    3.2.1 空域差错隐藏方案  32-33
    3.2.2 时域差错隐藏方案  33-36
    3.2.3 H.264的开源编码器  36
    3.2.4 JM模型中空域差错隐藏方案的实现  36-37
    3.2.5 JM模型中时域差错隐藏方案的实现  37-39
  3.3 交互差错控制技术  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章一种改进的时域差错隐藏算法  41-51
  4.1 现有的时域差错隐藏改进算法  41-45
    4.1.1 外边界匹配算法  41-42
    4.1.2 方向性边界匹配算法  42-43
    4.1.3 重叠加权边界匹配算法  43-44
    4.1.4 可变宏块边界匹配算法  44-45
    4.1.5 其他  45
  4.2 本文提出的时域差错隐藏改进算法  45-50
    4.2.1 方向性时域差错隐藏算法  45-48
    4.2.2 可变宏块大小方向时域差错隐藏算法  48-50
  4.3 本章小结  50-51
第五章仿真与结果分析  51-61
  5.1 仿真条件  51-52
  5.2 视频序列的客观比较  52-56
  5.3 视频序列的主观比较  56-59
  5.4 本章小结  59-61
第六章结束语  61-63
  6.1 工作总结  61-62
  6.2 工作展望  62-63
参考文献  63-67
致谢  67-69
攻读学位期间发表的学术论文  69

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