專利名稱：視頻通訊系統(tǒng)和視頻編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)視頻通訊系統(tǒng)的發(fā)明，特別是有關(guān)可以防止網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下傳送過程發(fā)生的視頻數(shù)據(jù)的受損或消失，并防止發(fā)生的錯誤信息傳播的視頻通訊系統(tǒng)和視頻編碼方法的發(fā)明。
背景技術(shù)：
一般來說，在視頻通訊系統(tǒng)，通過如附圖1所示的過程，運行視頻編碼過程。視頻為降低位率(Bit rate)，在編碼器進(jìn)行壓縮。另外，壓縮的位流(bitstream)被分割為固定或可變的分段數(shù)據(jù)包(Segment Packet)，與音頻之類的其它數(shù)據(jù)一起處理為多路復(fù)用(Multiplexing)。
在這里，如果網(wǎng)絡(luò)環(huán)境保證絕對沒有錯誤，數(shù)據(jù)包就直接通過網(wǎng)絡(luò)傳送。但如果這樣的環(huán)境得不到保證，數(shù)據(jù)包為防止出現(xiàn)傳送錯誤，將經(jīng)過利用典型向前糾錯(FECForward Error Corrention)的信道編碼(Channel Coding)步驟。
另外，接收段(視頻解碼器)運行接收數(shù)據(jù)包編碼向前糾錯，并解開數(shù)據(jù)包的過程。位流被傳送到視頻解碼器，還原為原先圖像。另外，在實際應(yīng)用過程，作為網(wǎng)絡(luò)適用層，信源編碼器(Source Coder)內(nèi)置有封包化(Packetization)處理部和信道編碼處理部。
在實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)因不能保證傳送錯誤無位(Bit error freetransmission)，要求存在信道編碼的必要性，并為防止這樣的傳送錯誤，專門使用向前糾錯。如果網(wǎng)絡(luò)不能保證服務(wù)質(zhì)量，數(shù)據(jù)包就因傳送擁塞，出現(xiàn)消失或受損。另外，還因物質(zhì)信道，發(fā)生位錯誤。
在互聯(lián)網(wǎng)或無線環(huán)境下，使用利用自動重發(fā)請求(ARQAutomatic RepeatRequest)的反復(fù)傳送方法，以此可以運行數(shù)據(jù)包的無錯誤傳輸。但在即時應(yīng)用上，重發(fā)請求方法因延遲，不適合使用。甚至在播放之類的應(yīng)用上，因網(wǎng)絡(luò)的泛濫，絕不使用重發(fā)請求方法。于是，制作對傳送錯誤具有較強壓縮位流的多媒體數(shù)字信號編解碼器(CODEC)設(shè)計相當(dāng)重要。
錯誤控制存在如下幾個較有趣的問題。
第一，壓縮位流對傳送錯誤非常敏感。其理由是，使用預(yù)測編碼(Predictive Coding)和可變長度編碼(VLCVariable length code)的時空預(yù)測法，以此由一個錯誤地還原的樣品給連續(xù)性的樣品傳播錯誤。把這樣的錯誤傳播例表示在附圖2。如附圖2所示，發(fā)生的錯誤給之后的幀產(chǎn)生影響，還根據(jù)位出錯率(BERBit Error Rate)，對之后幀產(chǎn)生的影響也不同。因可變長度編碼的使用，也有可能在一個位出錯(Bit Error)，失去同步(Synchronization)，于是，正確接收的位也將變成沒必要的信息。
第二，視頻信源和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境經(jīng)常隨著時間的變化而發(fā)生變化。于是，導(dǎo)出基于信源和網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計模型的最終解決方案成了幾乎不可能的事。
最后，視頻信源具有較高的數(shù)據(jù)率。于是，多媒體數(shù)字信號編解碼器的計算不應(yīng)過于復(fù)雜，特別是在即時應(yīng)用，應(yīng)設(shè)計地更加謹(jǐn)慎。
另一方面，簡單說明旨在制作對傳送錯誤具有較強壓縮位流的方法如下。
首先，是在信源或信道，給流追加冗余(Redundancy)的方法。在“ClassicalShannon Information”(古典香農(nóng)報告)理論，分離信源和信道設(shè)計，并說明，如果信源進(jìn)行最佳壓縮，信道給網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行最佳的信道編碼，就能體現(xiàn)無錯誤傳輸。但在這一理論，只有無限延遲的情況下，才能實現(xiàn)，因此，實際上很難使用。
因這些理由，‘Joint source and channel’編碼更具有實現(xiàn)可能性。在‘Joint source and channel coding’，分配信道和信源CODEC的總體冗余量。幾乎所有的錯誤彈性編碼(Error-Resilient Encoding)方法在這一前提下適用，并把意圖上可以實現(xiàn)的信源CODEC設(shè)計成非效率性，還賦予較多的信道編碼冗余量，以此限制錯誤延遲長度。
因傳送錯誤，塊(Block)受損時，解碼器利用時空上相臨塊的固有關(guān)系，隱蔽或隱藏受損塊，這被稱為‘錯誤隱蔽’。在受損塊的時空，利用相臨的塊，還原受損或消失塊的理由是，信源編碼時使用時空的預(yù)測編碼方法。在信源編碼過程，沒必要追加的位，但解碼器發(fā)生計算量的增大。
上述說明的傳送錯誤可以分為隨機位錯誤(Random bit error)和消除錯誤(Erasure error)。在這里，隨機位錯誤是在被編碼流的中間，錯誤地傳送位的情況；消除錯誤是位流沒有正確傳送，而是傳送中間信息消失的情況。
應(yīng)付這樣的傳送錯誤的方法大致有兩種。一個是‘Traditional errorcontrol and recovery scheme’，與沒有消除的還原(Lossless recovery)對準(zhǔn)焦點的方法(FEC、ECC、ARQ)。另一個方法是‘Signal-reconstructionand error-concealment technique’，使其接近原信號(Original signal)或用肉眼看解碼器的輸出信號時，使其與原信號相似的技術(shù)。
把各種方法用編碼器和解碼器分類后，可以再次分為3種方法。第一個是在信源和信道編碼器運行的方法，比起潛在的錯誤，制作較強位流的方法。第二個是基于錯誤檢測，在解碼器運行的方法。這一方法可以隱藏或隱蔽錯誤。第三個是在信源編碼器和解碼器運行的方法。利用反饋(feedback)信道，把解碼器檢測的錯誤信息傳送到編碼器，并基于這樣的信息，由編碼器運行錯誤彈性編碼。
但存在這樣一個短處，僅僅利用上述的錯誤還原法和錯誤隱蔽法的方法是不能完全消除發(fā)生的錯誤。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，防止網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的傳送過程發(fā)生的視頻數(shù)據(jù)受損或消失，并提供可以防止發(fā)生錯誤傳播的視頻通訊系統(tǒng)和視頻編碼方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的視頻通訊系統(tǒng)是有關(guān)視頻編碼器和視頻解碼器間以兩個方向傳送和接收信號的視頻通訊系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括如下部份為特點具有數(shù)據(jù)隱藏處理部和第1錯誤隱蔽處理部的視頻編碼器。數(shù)據(jù)隱藏處理部是利用數(shù)據(jù)隱藏法，把錯誤信息插入在上述視頻解碼器傳送；第1錯誤隱蔽處理部是參照上述視頻解碼器提供的錯誤信息，運行錯誤隱蔽。
具有數(shù)據(jù)提取部和第2錯誤隱蔽處理部的視頻解碼器。數(shù)據(jù)提取部是提取發(fā)生錯誤的幀信息，并把提取的幀信息提供給上述視頻編碼器，還提取上述視頻編碼器提供的隱藏數(shù)據(jù)；第2錯誤隱蔽處理部是參照上述數(shù)據(jù)提取部提供的隱藏數(shù)據(jù)，運行錯誤隱蔽。
在這里，根據(jù)本發(fā)明說明，還具有這樣的特點上述視頻編碼器的數(shù)據(jù)隱藏處理部利用數(shù)據(jù)隱藏法傳送給上述視頻解碼器的錯誤信息是插入在編碼圖像被傳送；上述視頻編碼器的數(shù)據(jù)隱藏處理部利用數(shù)據(jù)隱藏法，插入在上述視頻解碼器傳送的錯誤信息是相當(dāng)于在上述視頻編碼器運行錯誤隱蔽時，編碼的幀的參照幀號碼；從上述視頻解碼器的數(shù)據(jù)提取部提取發(fā)生錯誤的幀信息，并提供給上述編碼器時，上述提取的幀信息是表示各個塊組(GOBGroup of Block)發(fā)生錯誤與否的信息；上述視頻編碼器運行數(shù)據(jù)隱藏時，利用對編碼圖像的量子化參數(shù)和(或)運行DCT(離散余弦變換)的塊內(nèi)等級值(用量子化參數(shù)除以DCT系數(shù)的值)，運行數(shù)據(jù)隱藏；上述第1和第2錯誤隱蔽處理部運行錯誤隱蔽時，對發(fā)生錯誤的塊，求出周圍塊的動態(tài)矢量平均值，并通過對參照幀的動態(tài)補償，運行錯誤隱蔽。
另外，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的視頻解碼器包括如下部份為特點接收視頻編碼器傳送，并已壓縮的視頻流，而且運行可變長度解碼的可變長度編碼處理部；從上述可變長度編碼處理部的可變長度編碼流提取上述視頻編碼器利用數(shù)據(jù)隱藏法傳送的隱藏數(shù)據(jù)，并提取發(fā)生錯誤的幀信息，提供給上述視頻編碼器的數(shù)據(jù)提取部；參照上述數(shù)據(jù)提取部提取的隱藏數(shù)據(jù)，運行錯誤隱蔽的錯誤隱蔽處理部。
在這里，根據(jù)本發(fā)明說明，還存在這樣的特點上述數(shù)據(jù)提取部從反量子化過程提取隱藏數(shù)據(jù)，上述提取的隱藏數(shù)據(jù)在上述視頻編碼器的編碼過程，利用量子化參數(shù)和(或)運行DCT的塊內(nèi)等級值(以量子化參數(shù)除DCT系數(shù))，運行數(shù)據(jù)隱藏；上述視頻編碼器運行錯誤隱蔽時，從上述數(shù)據(jù)提取部提取的隱藏數(shù)據(jù)相當(dāng)于編碼的幀的參照幀號碼；從上述數(shù)據(jù)提取部提取發(fā)生錯誤的幀信息，提供給上述視頻編碼器時，上述提取的幀信息是表示各塊組發(fā)生錯誤與否的信息；上述錯誤隱蔽處理部運行錯誤隱蔽時，對發(fā)生錯誤的塊，求出周圍塊的動態(tài)矢量的平均值，并通過對參照幀的動態(tài)補償，運行錯誤隱蔽。
另外，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的視頻編碼方法包括如下步驟為特點從視頻解碼器提取編碼時發(fā)生錯誤的幀信息的步驟；上述視頻解碼器把上述提取的幀信息提供給視頻編碼器的步驟；上述視頻編碼器參照上述視頻解碼器提供的錯誤信息，運行錯誤隱蔽，并利用數(shù)據(jù)隱藏法，把隱蔽錯誤時利用的參照幀插入在上述視頻解碼器傳送的步驟；上述視頻解碼器提取上述視頻編碼器傳送的隱藏數(shù)據(jù)，并利用提取的隱藏數(shù)據(jù)，糾正將要編碼的幀的參照幀，運行錯誤隱蔽的步驟。
在這里，根據(jù)本發(fā)明的說明，還具有如下特點從上述視頻解碼器提取的幀信息是表示各塊組發(fā)生錯誤與否的信息；上述視頻編碼器運行數(shù)據(jù)隱藏時，利用對編碼圖像的量子化參數(shù)或(和)運行DCT的塊內(nèi)的等級值(以量子化參數(shù)除DCT系數(shù))，運行數(shù)據(jù)隱藏；上述視頻編碼器和視頻解碼器運行錯誤隱蔽時，對發(fā)生錯誤的塊，求出周圍塊動態(tài)矢量的平均值，并通過對參照幀的動態(tài)補償，運行錯誤隱蔽。
如上所述的本發(fā)明具有這樣的長處。防止網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下傳送的視頻數(shù)據(jù)受損或消失時發(fā)生的畫質(zhì)低下和這樣的錯誤圖像連續(xù)性的下一個幀的傳播，能給用戶提供質(zhì)量好的圖像數(shù)據(jù)。
本發(fā)明是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，為了防止因信道錯誤發(fā)生的視頻數(shù)據(jù)的受損或消失，利用數(shù)據(jù)隱藏法，把發(fā)生的錯誤信息傳送給對方，使對方以接收的錯誤信息為基礎(chǔ)，防止錯誤信息的傳播，將提出編碼視頻數(shù)據(jù)的方案。
在錯誤彈性方法中，幾種方法作為標(biāo)準(zhǔn)明確提出，但現(xiàn)在本發(fā)明提出的方法是不屬于標(biāo)準(zhǔn)的方法。另外，本發(fā)明使用的數(shù)據(jù)隱藏法是有關(guān)把錯誤信息插入在壓縮區(qū)域的視頻數(shù)據(jù)的方法，不會導(dǎo)致實際上的視頻數(shù)據(jù)畫質(zhì)低下，并且使其數(shù)據(jù)量也有所減少。還有，為了提取運行隱藏的信息，體現(xiàn)數(shù)據(jù)隱藏的部份方法有時存在需要編碼之前的原件圖像的情況，但本發(fā)明提出的方法不需要原件圖像。對本發(fā)明采用的數(shù)據(jù)隱藏法，將在后面進(jìn)行補充說明。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的視頻編碼系統(tǒng)和視頻編碼方法，存在這樣一個長處。即，防止發(fā)生錯誤的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下出現(xiàn)的傳送視頻數(shù)據(jù)的受損或消失導(dǎo)致的畫質(zhì)低下和這一錯誤圖像連續(xù)性的下一個幀傳播，給用戶提供較高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)。

附圖1大致表示現(xiàn)有視頻通訊系統(tǒng)運行視頻編碼的過程。
附圖2是在一般視頻通訊系統(tǒng)，為說明發(fā)生的錯誤對下一個幀產(chǎn)生影響的圖紙。
附圖3是為說明本發(fā)明的視頻通訊系統(tǒng)的視頻編碼過程的圖紙。
附圖4是表示適用本發(fā)明的視頻編碼方法的一個應(yīng)用例的圖紙。
附圖5是根據(jù)本發(fā)明的視頻編碼方法，為說明利用量子化參數(shù)運行數(shù)據(jù)隱藏過程的圖紙。
附圖6是根據(jù)本發(fā)明的視頻編碼方法，為說明利用等級(Level)值運行數(shù)據(jù)隱藏過程的圖紙。
具體實施方式下面，將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。
首先，對此前的錯誤發(fā)生應(yīng)付方法，分成兩種方法進(jìn)行簡單說明。
第一，以錯誤彈性法為例，是使編碼器強硬克服錯誤，進(jìn)行編碼的方法，如果發(fā)生信道錯誤，就使相關(guān)幀傳播最小量的錯誤。但因不運行對發(fā)生錯誤部份的還原，導(dǎo)致錯誤發(fā)生部份的畫質(zhì)低下，并且受損圖像傳播到下一個幀，造成影響。在這里，受損圖像傳播的最大理由是大部份的圖像壓縮方法使用以動態(tài)矢量為基礎(chǔ)的壓縮方式。
第二，以錯誤隱蔽為例，是在解碼器還原被錯誤受損部份的方法。這一在解碼器還原因錯誤造成圖像的方法主要是復(fù)制與此前幀相同位置的數(shù)據(jù)或利用發(fā)生錯誤塊的周圍塊動態(tài)矢量，實現(xiàn)還原的方法。但這樣的錯誤隱蔽法很難正確還原受損塊的圖像數(shù)據(jù)，特別是以動態(tài)幅度較大的塊為例，還原塊的預(yù)測錯誤變得更大。另外，這樣不正確還原的塊圖像數(shù)據(jù)被傳播到下一個幀，使圖像畫質(zhì)低下更糟糕。
如上所述，在錯誤環(huán)境，為了給用戶提供較好畫質(zhì)的圖像數(shù)據(jù)，第一，應(yīng)使發(fā)生錯誤的相關(guān)幀盡量傳播最小量；第二，應(yīng)更正確地還原發(fā)生錯誤塊的圖像數(shù)據(jù)；最后，應(yīng)防止受損圖像數(shù)據(jù)傳播到下一個幀。
于是，本發(fā)明首先，為使相關(guān)幀傳播最小量的發(fā)生錯誤，適用了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)上的方法；第二，為了還原發(fā)生錯誤塊的圖像數(shù)據(jù)，利用周圍塊的動態(tài)矢量還原；最后，為防止錯誤圖像傳播到下一個幀，適用了利用數(shù)據(jù)隱藏法的錯誤信息傳送和視頻編碼器的錯誤隱蔽法。
于是，將參照附圖3，說明本發(fā)明的視頻通訊系統(tǒng)上的視頻編碼過程。附圖3是大致表示本發(fā)明的視頻通訊系統(tǒng)上的視頻編碼過程的圖紙。
首先，說明本發(fā)明的視頻通訊系統(tǒng)上的視頻編碼過程之前，簡單說明現(xiàn)有視頻通訊系統(tǒng)上的視頻編碼過程如下。
即，現(xiàn)有視頻通訊系統(tǒng)上的視頻編碼過程是對輸入的視頻，通過動態(tài)補償(Motion compensation)和動態(tài)估算(Motion estimation)，提取動態(tài)矢量，并對其差值圖像，運行DCT和量子化過程。為了更有效地進(jìn)行對運行量子化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮，運行可變長度編碼。另外，把運行反量子化和反DCT(IDCT)的圖像和此前圖像合在一起還原為此前圖像，并以此前圖像求出下一個圖像的差值圖像。以這樣的方式完成數(shù)據(jù)壓縮。
但本發(fā)明的視頻通訊系統(tǒng)如附圖3所示那樣，在視頻編碼器，運行利用數(shù)據(jù)隱藏法的錯誤信息傳送，也運行錯誤隱蔽。為此，視頻解碼器從發(fā)生錯誤的幀提取數(shù)據(jù)，把提取的幀信息提供給視頻編碼器，使視頻解碼器自行運行錯誤隱蔽。
如上所述，說明根據(jù)本發(fā)明的視頻通訊系統(tǒng)上運行錯誤彈性過程如下。
解碼過程發(fā)生錯誤時，視頻解碼器的錯誤提取部檢測錯誤，并為還原發(fā)生錯誤塊的圖像數(shù)據(jù)，視頻解碼器的錯誤隱蔽處理部運行錯誤隱蔽。這時，利用發(fā)生錯誤塊周圍的塊(上面和下面的塊)動態(tài)矢量的平均值，對參照幀運行動態(tài)補償，以此運行錯誤隱蔽。另外，視頻解碼器運行錯誤隱蔽，并給視頻編碼器提供發(fā)生錯誤的信息(各塊組是否發(fā)生錯誤的信息)和現(xiàn)在發(fā)生錯誤的幀號碼。
于是，接收錯誤信息和發(fā)生錯誤的幀號碼信息的視頻編碼器利用數(shù)據(jù)隱藏法把將要插入的信息制作為位流，并糾正各塊的QP(Qunaization Parameter量子化參數(shù))，插入1位傳送給對方。對這一數(shù)據(jù)隱藏法，將在后面重新說明。
這時，接收插入信息提供的視頻解碼器的隱藏數(shù)據(jù)處理部在反量子化過程提取隱藏的數(shù)據(jù)。另外，隱藏數(shù)據(jù)處理部從各塊的QP值提取1位數(shù)據(jù)，組成對插入數(shù)據(jù)的位流，把錯誤信息和發(fā)生錯誤的幀號碼傳送到數(shù)據(jù)區(qū)分處理部。
于是，數(shù)據(jù)區(qū)分處理部只在從隱藏數(shù)據(jù)提取部接收的信息屬于錯誤信息和發(fā)生錯誤的幀號碼時，傳送給視頻編碼器的參照幀提供部和錯誤隱蔽處理部。接收發(fā)生錯誤幀號碼的視頻編碼器的參照幀提供部從視頻編碼器的緩沖區(qū)得到相當(dāng)于發(fā)生錯誤幀號碼的幀，傳送給視頻編碼器的錯誤隱蔽處理部。
然后，視頻編碼器的錯誤隱蔽處理部利用從參照幀提供部接收的錯誤發(fā)生幀和從視頻解碼器的數(shù)據(jù)區(qū)分處理部接收的錯誤信息，對發(fā)生錯誤的幀，用解碼器一樣的方法(是利用上面和下面塊的動態(tài)矢量的平均值，對參照幀運行動態(tài)補償?shù)倪€原)運行錯誤隱蔽。
通過以上過程，運行錯誤隱蔽的幀成為現(xiàn)在將要編碼的幀的參照幀，糾正的參照幀信息被傳送到視頻編碼器的數(shù)據(jù)隱藏處理部。視頻編碼器的數(shù)據(jù)隱藏處理部對現(xiàn)在編碼的幀利用數(shù)據(jù)隱藏法，插入?yún)⒄諑畔?，并把插入的參照幀信息傳送給提供錯誤信息的對方(視頻解碼器)。這時，視頻編碼器運行的數(shù)據(jù)隱藏在量子化過程得到處理。
首次提供錯誤信息的視頻解碼器的數(shù)據(jù)提取部提取反量子化過程插入的參照幀信息，并把提取的參照幀號碼傳送到數(shù)據(jù)區(qū)分處理部，上述數(shù)據(jù)區(qū)分處理部把參照幀號碼傳送給視頻解碼器的參照幀提供部。接收參照幀號碼的參照幀提供部把相當(dāng)于接收幀的幀設(shè)定為現(xiàn)在將要編碼的幀的參照幀，并運行對下一個圖像的編碼。
這樣，共享視頻解碼器和視頻編碼器間的錯誤信息，并運行相互的錯誤隱蔽，以此可以正常還原發(fā)生錯誤的圖像，還可以有效防止發(fā)生的錯誤給下一個幀產(chǎn)生的影響。
這樣，把采用視頻編碼方法的應(yīng)用例以附圖4表示。
如附圖4所示，均裝有視頻編碼器和視頻解碼器的兩個終端機相互進(jìn)行通訊時，首先，由各自的視頻編碼器編碼相關(guān)幀，與圖像26和圖像27那樣編碼，并傳送給對方，傳送的圖像數(shù)據(jù)被各自的視頻解碼器還原。
但是，圖像29編碼后傳送的圖像數(shù)據(jù)被錯誤受損時，與圖像30那樣，運行錯誤隱蔽，還原受損塊的圖像。另外，把受損塊的塊組號碼(錯誤位置信息)與圖像31那樣插入(數(shù)據(jù)隱藏)在可能要進(jìn)行編碼的圖像，并進(jìn)行傳送。于是，圖像33那樣，從接收的圖像提取錯誤位置信息，與圖像34那樣，在視頻編碼器運行錯誤隱蔽；與圖像36那樣，把現(xiàn)在將要進(jìn)行編碼的幀的參照幀選擇為圖像34進(jìn)行編碼。還有，在圖像36那樣編碼的圖像，插入?yún)⒄諑柎a進(jìn)行傳送。與圖像37那樣，從接收的圖像提取糾正的參照幀號碼，并把參照幀選擇為圖像30進(jìn)行解碼。
據(jù)以上說明，本發(fā)明因在發(fā)生錯誤的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下傳送強硬克服錯誤的圖像數(shù)據(jù)，給用戶提供質(zhì)量較高圖像，可以實現(xiàn)可視電話之類的應(yīng)用活性化，這樣的活性化也將推進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并給支柱產(chǎn)業(yè)賦予活力。
下面，將對適用本發(fā)明的數(shù)據(jù)隱藏法，進(jìn)行詳細(xì)說明。
數(shù)據(jù)隱藏法是在數(shù)字多媒體隱藏所愿意的信息后，必要時，提取隱藏信息的技術(shù)。數(shù)據(jù)隱藏技術(shù)大致可以分為，為提取隱藏信息，需要原件的技術(shù)和不需要原件的技術(shù)。作為數(shù)據(jù)隱藏方法，本發(fā)明使用不需要原件數(shù)據(jù)的方法。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)隱藏在視頻壓縮時運行。數(shù)據(jù)隱藏在壓縮輸入圖像時，可以變更依賴于壓縮圖像時利用的參數(shù)或輸入圖像的值運行。運行壓縮視頻時，若要隱藏數(shù)據(jù)，一部份應(yīng)該屬于即使運行數(shù)據(jù)隱藏，原先參數(shù)或原件數(shù)據(jù)發(fā)生變形，也不會給畫質(zhì)或壓縮數(shù)據(jù)量產(chǎn)生較大影響的部份。這樣的值有，量子化參數(shù)QP和以量子化參數(shù)除DCT系數(shù)的‘等級’值。
對利用量子化參數(shù)運行數(shù)據(jù)隱藏，如附圖5所示。附圖5是為說明因本發(fā)明的視頻編碼方法，利用量子化參數(shù)運行數(shù)據(jù)隱藏過程的圖紙。
眾所周知，調(diào)節(jié)編碼的數(shù)據(jù)量的就是量子化參數(shù)。量子化參數(shù)是除掉輸入圖像或輸入圖像的差值部份、DCT(離散余弦變換Discrete Cosine Transform)的系數(shù)值的參數(shù)。如果量子化參數(shù)變大，除掉DCT系數(shù)的值就會變大，因此，編碼的數(shù)據(jù)量減少；如果量子化參數(shù)變小，除掉DCT系數(shù)的值就會變小，因此，編碼的數(shù)據(jù)量增大。
另外，通過網(wǎng)絡(luò)傳送和接收動影像時，以適合網(wǎng)絡(luò)的頻帶寬度壓縮數(shù)據(jù)。如果網(wǎng)絡(luò)的頻帶寬度寬，能通訊的數(shù)據(jù)量增大，因此，編碼的數(shù)據(jù)量增多，使畫質(zhì)較高。相反，如果網(wǎng)絡(luò)的頻帶寬度窄，能通訊的數(shù)據(jù)量變小，因此，編碼的數(shù)據(jù)量變小，使畫質(zhì)低下。這樣，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況，利用量子化參數(shù)調(diào)節(jié)編碼的數(shù)據(jù)量，這時運行數(shù)據(jù)隱藏。
如附圖5所示，對輸入圖像或輸入圖像的差值圖像，進(jìn)行DCT后，考慮網(wǎng)絡(luò)的頻帶寬度，設(shè)定適當(dāng)?shù)牧孔踊瘏?shù)。量子化參數(shù)進(jìn)入宏塊的磁頭，編碼壓縮圖像時使用。這時，利用實際量子化參數(shù)，在進(jìn)行量子化之前，運行數(shù)據(jù)隱藏。在這里，數(shù)據(jù)隱藏可以按照如下公式運行。
QP_new ％2＝Hide bit[k]QP_new沒有變化QP_new ％2?。紿ide bit[k]QP_new＝QP_new+1；Hide bit[k]將要隱藏數(shù)據(jù)的位流如上所述，如果運行數(shù)據(jù)隱藏，就解碼解碼器壓縮的數(shù)據(jù)，并根據(jù)量子化參數(shù)的值，可以使其提取隱藏數(shù)據(jù)。如果解碼器的量子化參數(shù)屬于偶數(shù)，隱藏數(shù)據(jù)就以‘0’顯示；如果量子化參數(shù)屬于奇數(shù)，隱藏數(shù)據(jù)就以‘1’顯示。
這時，為了數(shù)據(jù)隱藏，編碼器略微變更量子化參數(shù)。即，如果以2除掉將要隱藏的數(shù)據(jù)和量子化參數(shù)時，余數(shù)不同，就把量子化參數(shù)增加相當(dāng)于1的值，使其除2時的余數(shù)相同。這樣，除DCT系數(shù)的值變大，因此，編碼的數(shù)據(jù)量將變小。但能用肉眼感覺到的畫質(zhì)幾乎不會發(fā)生。
另外，對進(jìn)行量子化的輸入圖像或差值圖像的DCT系數(shù)值的值一等級值運行數(shù)據(jù)隱藏的情況，用附圖6表示。附圖6表示，根據(jù)本發(fā)明的視頻編碼方法，利用等級值，運行數(shù)據(jù)隱藏的過程。
根據(jù)本發(fā)明的視頻編碼方法，為了壓縮，對輸入圖像或差值圖像進(jìn)行DCT。然后，考慮到將要傳送的頻帶寬度，指定量子化參數(shù)，調(diào)節(jié)將要編碼的位量。量子化參數(shù)除掉的值是DCT系數(shù)。
在附圖6，DCT以8*8塊為單位運行。量子化參數(shù)適應(yīng)運行DCT的塊，并除掉系數(shù)值，這時，以量子化參數(shù)除掉的份額稱為等級。利用各塊的份額—等級，運行數(shù)據(jù)隱藏。在這里，數(shù)據(jù)隱藏可以如下公式運行。
LevelSum ％2＝Hide Bit[k]Level沒有變化LevelSum ％2！＝Hide Bit[k]在Level中，把重要度最小的Level值減少1LevelSum全部加上塊的Level的值不是在各自的Level(等級)運行數(shù)據(jù)隱藏，而是以塊為單位，在加上等級的值運行數(shù)據(jù)隱藏的原因在于，對各個等級運行數(shù)據(jù)隱藏時，會給畫質(zhì)造成影響。因等級是以量子化參數(shù)除掉DCT系數(shù)的值，量子化參數(shù)越大，1個等級表示的DCT系數(shù)的范圍越大。
比如，即使等級值都等于1，如果量子化參數(shù)為10，可能的DCT范圍是從10到19；如果量子化參數(shù)為30，可能的DCT范圍是從30到59。因此，以8*8塊為單位，求出等級的合計(Sum)后，如果用2除掉等級合計的余數(shù)和將要隱藏的數(shù)據(jù)位相同，就表示沒有等級的變更；如果其值不同，就把重要度最低的等級值減少1。
在這里，重要度最低的等級是指對肉眼的敏感度最低的部份。因人的眼睛對高頻率領(lǐng)域的敏感度較低，如果將要隱藏的數(shù)據(jù)位和用2除掉等級合計的余數(shù)不同，就對具有最高頻率的等級值減少1。
即，如果等級合計為16，并且將要插入的位為1，就把其塊的最高頻率領(lǐng)域的等級值減少1，使塊等級合計變?yōu)?5，以此使以2除掉將要隱藏的位和等級合計的余數(shù)相同。
但如果等級合計為1，就發(fā)生問題。如果等級合計和將要隱藏的位均為1，就把敏感度最低的等級減少1，使整個塊的合計變?yōu)?。但原先塊的合計等于0的塊因不能再減少等級，不隱藏數(shù)據(jù)。這樣，就不能區(qū)分原先等級合計為1，但隱藏數(shù)據(jù)后變?yōu)?的塊和原先的等級合計為0，并且不存在數(shù)據(jù)隱藏的塊。
本發(fā)明為了防止這樣的誤差使用了如下的方法。等級合計為1時，如果將要隱藏的數(shù)據(jù)為1，就在那個塊插入數(shù)據(jù)。即使這樣，等級合計不發(fā)生變化。如果等級合計為1，而且將要隱藏的數(shù)據(jù)為0，就把其塊的等級的合計變更為0，不進(jìn)行數(shù)據(jù)隱藏。等級合計為0時，解碼器認(rèn)為其塊不存在數(shù)據(jù)隱藏。
用這樣的方法，除了等級合計為1的塊以外，如果用2除掉將要隱藏數(shù)據(jù)和自身塊的合計的余數(shù)相同，塊的等級就沒有變化；否則，就減少相當(dāng)于1的敏感度最低的等級，以此可以隱藏數(shù)據(jù)。
等級合計為1的塊如果將要隱藏的數(shù)據(jù)為1，就隱藏數(shù)據(jù)；如果隱藏的數(shù)據(jù)為0，就不隱藏數(shù)據(jù)，只把塊的等級值變更為0。等級合計為0時，也不存在數(shù)據(jù)隱藏。
權(quán)利要求
1.視頻通訊系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于視頻編碼器和視頻解碼器間以兩個方向傳送和接收信號，包括視頻編碼器，所述視頻編碼器利用數(shù)據(jù)隱藏法，把錯誤信息插入在上述視頻解碼器，并進(jìn)行傳送的數(shù)據(jù)隱藏處理部和參照上述視頻解碼器提供的錯誤信息，運行錯誤隱蔽的第1錯誤隱蔽處理部；視頻解碼器，所述視頻解碼器提取發(fā)生錯誤的幀信息，把它提供給上述視頻編碼器，并提取上述視頻編碼器提供的隱藏數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)提取部和參照上述數(shù)據(jù)提取部提供的隱藏數(shù)據(jù)，運行錯誤隱蔽的第2錯誤隱蔽處理部。
2.如權(quán)利要求1所述的視頻通訊系統(tǒng)，其特征在于，上述視頻編碼器的數(shù)據(jù)隱藏處理部利用數(shù)據(jù)隱藏法，傳送給上述視頻解碼器的錯誤信息是插入在編碼的圖像傳送。
3.如權(quán)利要求1所述的視頻通訊系統(tǒng)，其特征在于，上述視頻編碼器的數(shù)據(jù)隱藏處理部利用數(shù)據(jù)隱藏法，插入在上述視頻解碼器傳送的錯誤信息是上述視頻編碼器運行錯誤隱蔽時編碼的幀的參照幀號碼。
4.如權(quán)利要求1所述的視頻通訊系統(tǒng)，其特征在于，上述視頻解碼器的數(shù)據(jù)提取部提取發(fā)生錯誤的幀信息，提供給上述視頻編碼器時，上述提取的幀信息是各塊組表示發(fā)生錯誤與否的信息。
5.如權(quán)利要求1所述的視頻通訊系統(tǒng)，其特征在于，上述視頻編碼器運行數(shù)據(jù)隱藏時，利用對編碼圖像的量子化參數(shù)或/和運行離散余弦變換的塊內(nèi)的等級值，運行數(shù)據(jù)隱藏。
6.如權(quán)利要求1所述的視頻通訊系統(tǒng)，其特征在于，上述第1和第2錯誤隱蔽處理部運行錯誤隱蔽時，對發(fā)生錯誤的塊，求出周圍塊的動態(tài)矢量平均值，并通過對參照幀的動態(tài)補償，運行錯誤隱蔽。
7.如權(quán)利要求6所述的視頻通訊系統(tǒng)，其特征在于，上述第1和第2錯誤隱蔽處理部運行錯誤隱蔽時，求出動態(tài)矢量平均值的周圍塊是上述發(fā)生錯誤的上面和下面塊。
8.視頻解碼器，包括接收視頻編碼器傳送的壓縮視頻流，并運行可變長度編碼的可變長度編碼處理部；從上述可變長度編碼處理部的可變長度編碼流提取上述視頻編碼器通過數(shù)據(jù)隱藏法傳送的隱藏數(shù)據(jù)，還提取發(fā)生錯誤的幀信息，把提取的幀信息提供給上述視頻編碼器的數(shù)據(jù)提取部；參照上述數(shù)據(jù)提取部提取的隱藏數(shù)據(jù)，運行錯誤隱蔽的錯誤隱蔽處理部。
9.如權(quán)利要求8所述的視頻解碼器，其特征在于，上述數(shù)據(jù)提取部在反量子化過程提取隱藏數(shù)據(jù)，上述提取的隱藏數(shù)據(jù)是在上述視頻編碼器的編碼過程，利用量子化參數(shù)或/和運行離散余弦變換的塊內(nèi)的等級值，運行數(shù)據(jù)隱藏。
10.如權(quán)利要求8所述的視頻解碼器，其特征在于，從上述數(shù)據(jù)提取部提取的隱藏數(shù)據(jù)是上述視頻編碼器運行錯誤隱蔽時編碼的幀的參照幀號碼。
11.如權(quán)利要求8所述的視頻解碼器，其特征在于，從上述數(shù)據(jù)提取部提取發(fā)生錯誤的幀信息，提供給上述視頻編碼器時，上述提取的幀信息是表示各塊組發(fā)生錯誤與否的信息。
12.如權(quán)利要求8所述的視頻解碼器，其特征在于，上述錯誤隱蔽處理部運行錯誤隱蔽時，對發(fā)生錯誤的塊，求出周圍塊動態(tài)矢量的平均值，并通過對參照幀的動態(tài)補償，運行錯誤隱蔽。
13.視頻編碼方法，包括從視頻解碼器提取解碼時發(fā)生錯誤的幀信息；上述視頻解碼器把上述提取的幀信息提供給視頻編碼器；上述視頻編碼器是參照上述視頻解碼器提供的錯誤信息，運行錯誤隱蔽，并利用數(shù)據(jù)隱藏法，把錯誤隱蔽時利用的參照幀插入在上述視頻解碼器傳送；上述視頻解碼器提取上述視頻編碼器傳送的隱藏數(shù)據(jù)，并利用提取的隱藏數(shù)據(jù)，糾正將要編碼的幀的參照幀，運行錯誤隱蔽。
14.如權(quán)利要求13所述的視頻編碼方法，其特征在于，從上述視頻解碼器提取的幀信息是表示各個塊組表示發(fā)生錯誤與否的信息。
15.如權(quán)利要求13所述的視頻編碼方法，其特征在于，上述視頻編碼器運行數(shù)據(jù)隱藏時，利用對編碼圖像的量子化參數(shù)和/或運行離散余弦變換的塊內(nèi)的等級值，運行數(shù)據(jù)隱藏。
16.如權(quán)利要求13所述的視頻編碼方法，其特征在于，上述視頻編碼器和視頻解碼器運行錯誤隱蔽時，對發(fā)生錯誤的塊，求出周圍塊的動態(tài)矢量的平均值，并通過對參照幀的動態(tài)補償，運行錯誤隱蔽。
全文摘要
本發(fā)明的視頻通訊系統(tǒng)是有關(guān)視頻編碼器和視頻解碼器間以兩個方向傳送和接收信號的視頻通訊系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括視頻編碼器和視頻解碼器兩個部份。視頻編碼器具有利用數(shù)據(jù)隱藏法，在視頻解碼器插入錯誤信息傳送的數(shù)據(jù)隱藏處理部和參照視頻解碼器提供的錯誤信息，并運行錯誤隱蔽的第1錯誤隱蔽處理部；視頻解碼器具有提取發(fā)生錯誤的幀信息，給視頻編碼器提供提取的幀信息，還提取視頻編碼器提供的隱藏數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)提取部和參照數(shù)據(jù)提取部提供的隱藏數(shù)據(jù)，運行錯誤隱蔽的第2錯誤隱蔽處理部。在這里，根據(jù)本發(fā)明理解，視頻編碼器的數(shù)據(jù)隱藏處理部利用數(shù)據(jù)隱藏法，給視頻解碼器傳送的錯誤信息是插入在編碼的圖像傳送。
文檔編號H04N7/64GK1805549SQ200510032828
公開日2006年7月19日 申請日期2005年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月13日
發(fā)明者金柱玟, 柳在信, 金賢俊 申請人:樂金電子(惠州)有限公司