一種基于塊匹配的立體視頻錯誤隱藏方法

摘要：提出了一種基于塊匹配的立體視頻錯誤隱藏方法，充分利用了空間相關性及左右視點間的視差信息的相關性。實驗結果表明所提方法有較好的錯誤隱藏性能。

關鍵詞：錯誤隱藏; 立體視頻； 視差矢量； 相關性； 塊匹配

中圖分類號：TP391文獻標志碼：A

文章編號：1001－3695(2007)05－0293－02

0引言

在視頻傳輸應用中，物理信道的失真會使解碼端接收到的碼流遭到破壞，從而導致重建圖像失真。尤其是在最常用的編碼標準MPEG和H.26x中，采用了變長編碼以達到提高壓縮效率的目的。由于變長編碼的使用，使得視頻碼流對信道錯誤十分敏感，甚至單個比特的錯誤都有可能帶來嚴重的后果[1]。

錯誤控制的方法大致可以分為三類[2]，即編碼端的錯誤控制(如前向糾錯)、解碼器后處理錯誤隱藏和編/解碼器相結合的錯誤控制。編碼端的錯誤控制是通過在傳輸比特流中添加冗余信息，使得視

頻通信的抗誤碼能力增強或給解碼端的錯誤隱藏提供有用的信息以增強隱藏效果；解碼器后處理錯誤隱藏[3，4]是利用視頻圖像空域時域的相關性，估計得出圖像的出錯部分；編/解碼器相結合的錯誤控制是利用反饋信道改變編碼策略，在保證較高編碼效率的同時提升解碼后的圖像質量。

目前對錯誤隱藏技術的研究大多集中在單通道視頻編碼應用中，針對立體視頻碼流的信道傳輸錯誤隱藏技術是一個值得研究的課題。在立體視頻編碼中(不失一般性，把左視點圖像作為參照，編碼右視點時借鑒左視點到右視點的視差信息，如圖1所示)，一般采用運動補償預測 (MCP)和視差補償預測 (DCP)相結合的方案[5]：通常對左通道進行基于MPEG或H.26x的單通道編碼，而對右通道的每個圖像塊通過MCP和DCP進行預測編碼，從中選擇誤差較小的作為預測結果。這種方案能有效地去除左右通道內部前后幀圖像之間的時域信息冗余以及通道間圖像對間的空域相關性。本文有效利用了立體視頻編碼中左右視點間的視差信息，并應用于右視點的信道傳輸錯誤隱藏中。實驗結果表明新方法有效。

1基于塊匹配的立體視頻錯誤隱藏方法

現有的視頻編碼標準MPEG和H.26x中采用了基于宏塊的編碼方式。宏塊間的運動特征與紋理結構有很大的相關性；在立體視頻編碼中，左右視點間有很強的視差相關性。本文提出的基于塊匹配的立體視頻錯誤隱藏方法就是在解碼端利用這些特性隱藏信道傳輸失真導致的圖像錯誤。

本文方法是基于出錯宏塊可以精確定位的，其算法框圖如圖2所示。

設丟失的當前宏塊為X，其正確解碼得到的周圍宏塊如圖3所示分別用A～H表示，該錯誤隱藏方法步驟如下：

2實驗結果

本文方法是基于H.264校驗模型JM85[7]實現的。采用的立體視頻圖像測試序列為Crowd和Booksale，其圖像分辨率為320×240。實驗中，本文將T取較小的值(T=10)，使得算法第一步僅適用于背景非常單一的區域(類似于Booksale圖像序列的左上方天空區域)。

圖6分別給出了兩組圖像序列右視點第三幀的原圖像、出錯圖像(單一宏塊錯誤和連續宏塊出錯)及經過本文方法隱藏錯誤后圖像的主觀質量對比結果。可以看出，本文方法能較好地滿足人眼視覺的需要。

為了更好地評價本文錯誤隱藏方法的性能，圖7分別給出了針對兩組立體視頻圖像，采用本文方法、線性插值及時域取代方法的錯誤隱藏后PSNR比較的情況。可以看出，本文方法明顯優于后兩者。

(a) Crowd 立體圖像序列

(b) Booksale 立體圖像序列

3結束語

錯誤隱藏方法是利用圖像隱含的冗余信息來彌補信道傳輸失真導致的解碼圖像出錯信息。基于塊匹配的錯誤隱藏技術應用于解碼端充分利用了視頻信號的空域時域相關性，對提高重構圖像質量非常有效。本文提出了一種適用于立體視頻圖像編碼的錯誤隱藏方法，充分利用了空間相關性及左右通道視差信息的相關性。實驗中給出的結果表明，對于不同的立體視頻圖像序列，從PSNR性能指標上考慮，該方法優于廣泛采用的線性插值及時域取代方法。另外，從隱藏后得到的圖像主觀視覺質量上看，該方法是有效的。

參考文獻：

［1］COTE G， SHIRANI S， KOSSENTINI F. Optimal model selection and synchronization for robust video communications over error－prone network[J]. IEEE J. Selected Areas in Communication，2000，18(6):952－964.

［2］WANG Yao， ZHU Qinfan. Error control and con

cealment for video communication: a review[J]. Proceedings of the IEEE， 1998，86(5):974－997.

［3］XU Ziliang， XIE Shengli， ZHOU Zhiheng. An efficient spatial error concealment for video transmission: International Conference on Communications[C].[S.l.]:[s.n.]， 2005:533－537.

［4］CHEN Meijuan， CHEN Cheshing， CHI Mingchieh. Temporal error concealment algorithm by recursive block－matching principle[J].IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology， 2005，15(11):1385－1393. 

［5］LI Shiping， YU Mei， JIANG Gangyi， et al. Approaches to H.264－based stereoscopic video coding：proceedings of the 3rd International Conference on Image and Graphics (ICIG2004)[C].[S.l.]:[s.n.]， 2004:365－368.

［6］曹繼華， 李鳳亭， 林行剛. 關于MPEG－2空域時域自適應錯誤隱藏算法[J].信號處理， 2004，20(3):952－964.

［7］ITU－T Rec.H.264|ISO/IEC 11496－10 AVC[S].[S.l.]:[s.n.].

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文”