一種自適應(yīng)閾值的視頻流多紋理方向錯(cuò)誤隱藏方法
【專利摘要】一種自適應(yīng)閾值的視頻流多紋理方向錯(cuò)誤隱藏方法，其特征是基于改進(jìn)的自適應(yīng)閾值的Sobel邊緣檢測(cè)算法，通過檢測(cè)出錯(cuò)誤宏塊的相鄰塊可能的邊緣方向，結(jié)合邊界像素差值成本函數(shù)自適應(yīng)地確定錯(cuò)誤宏塊中每個(gè)像素點(diǎn)的插值方向，然后對(duì)錯(cuò)誤宏塊中的每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行方向插值來恢復(fù)錯(cuò)誤宏塊，能夠更精確的提取出邊緣信息及自適應(yīng)的恢復(fù)丟失宏塊，保證了恢復(fù)后視頻圖像的平滑性。本發(fā)明與H.264標(biāo)準(zhǔn)的錯(cuò)誤隱藏算法相比，其視頻圖像隱藏效果在主觀視覺判斷和客觀數(shù)值計(jì)算上都有一定的提高。
【專利說明】一種自適應(yīng)閾值的視頻流多紋理方向錯(cuò)誤隱藏方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于視頻圖像處理領(lǐng)域，涉及到一種H.264解碼視頻圖像中對(duì)錯(cuò)誤信息塊的近似恢復(fù)或錯(cuò)誤隱藏方法。
【背景技術(shù)】
[0002]H.264視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)是由國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T)的視頻編碼專家組(VCEG)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(IS0/IEC)的運(yùn)動(dòng)專家組(MPEG)共同制定的新一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。
H.264帶來高壓縮比和良好網(wǎng)絡(luò)親和性的同時(shí)，由于接收端接收到的信息量變少，圖像序列間的冗余度降低，使得編碼后的碼流對(duì)錯(cuò)誤更加敏感，從而使得任何一個(gè)比特的丟失或錯(cuò)誤，都可能導(dǎo)致誤碼擴(kuò)散，容易降低接收到的視頻圖像質(zhì)量。
[0003]錯(cuò)誤隱藏技術(shù)即是一個(gè)圖像采樣或一塊采樣在傳輸中由于錯(cuò)誤而丟失，解碼器仍能基于周圍的已經(jīng)收到的采樣點(diǎn)，利用空間和時(shí)間相鄰的采樣點(diǎn)的內(nèi)在相關(guān)性進(jìn)行估計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤隱藏，用估算數(shù)據(jù)恢復(fù)。該技術(shù)并不追求將原始數(shù)據(jù)完整還原，而是利用已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)來盡量增強(qiáng)視頻圖像質(zhì)量，因此，它無需增加額外的碼率，也不需要改變編碼器。
[0004]常見的錯(cuò)誤隱藏算法分兩種:時(shí)域錯(cuò)誤隱藏和空域錯(cuò)誤隱藏。時(shí)域錯(cuò)誤隱藏主要是利用視頻序列的相鄰幀之間的較強(qiáng)時(shí)間相關(guān)性，通過相鄰幀經(jīng)過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的正確圖形數(shù)據(jù)來對(duì)錯(cuò)誤宏塊內(nèi)容進(jìn)行恢復(fù)。這種方法只適合于運(yùn)動(dòng)不太復(fù)雜的視頻信號(hào)，對(duì)于場(chǎng)景變換的情況則往往不太適用?？沼蝈e(cuò)誤隱藏主要是使用同一幀圖像中的空間相關(guān)性對(duì)丟失的內(nèi)容進(jìn)行修復(fù)，因此對(duì)于場(chǎng)景變換的情況可以利用幀內(nèi)信息對(duì)錯(cuò)誤宏塊進(jìn)行掩蓋。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，使用的普`遍的是H.264雙線性內(nèi)插算法。雙線性內(nèi)插算法是H.264標(biāo)準(zhǔn)的空域錯(cuò)誤隱藏算法。通過上下左右4個(gè)相鄰像素塊的邊緣像素進(jìn)行線性插值來恢復(fù)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。這種算法是根據(jù)像素距離越近，其相關(guān)性越大的原理，因此權(quán)值設(shè)定為丟失像素與相鄰像素的反向距離，圖1為雙線性內(nèi)插算法示意圖。
[0006]現(xiàn)有的Sobel邊緣檢測(cè)算法:
[0007](I)計(jì)算梯度的幅值和方向
[0008]Sobel算子是在圖像空間利用X和y兩個(gè)方向模板與圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行鄰域卷積來完成的。對(duì)于f(i，j)為圖像中像素點(diǎn)灰度值(i，j為像素點(diǎn)的坐標(biāo))，X和y方向的模板見圖2。
[0009]水平梯度6!￡(1，j)為:
[0010]Gx(i，j) = f (1-1, j-l)+2f (1-1, j)+f (1-1, j+l)-f (i+1, j-l)-2f (i+1, j)-f (i+1,j+1)
[0011]垂直梯度6^丨，j)為:
[0012]Gy(i，j) = f (1-1, j+l)+2f (i, j+l)+f (i+1, j+l)-f (1-1, j-l)-2f (i, j-l)-f (i+1,j_l)
[0013]令圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的梯度幅值和方向分別為G(i，j)和Θ (i, j)，則:
【權(quán)利要求】
1.一種自適應(yīng)閾值的視頻流多紋理方向錯(cuò)誤隱藏方法，其特征是包括以下步驟: 步驟(1):判斷接收端收到的視頻圖像的宏塊是否發(fā)生錯(cuò)誤，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟(2)；否則轉(zhuǎn)到步驟(6)； 步驟(2):對(duì)錯(cuò)誤宏塊的相鄰塊進(jìn)行改進(jìn)的Sobel邊緣檢測(cè)算法，依次確定各個(gè)相鄰塊的邊緣方向； 步驟(3):根據(jù)邊緣像素差值成本函數(shù)自適應(yīng)確定錯(cuò)誤宏塊中每個(gè)像素點(diǎn)的插值方向； 步驟(4):對(duì)錯(cuò)誤宏塊中的每個(gè)像素點(diǎn)依據(jù)其插值方向計(jì)算方向插值，并恢復(fù)錯(cuò)誤宏塊； 步驟(5):判斷錯(cuò)誤宏塊是否全部被錯(cuò)誤隱藏，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟(6);否則轉(zhuǎn)到步驟(2)； 步驟(6):輸出接收到的視頻圖像； 所述的改進(jìn)的Sobel邊緣檢測(cè)算法如下: (1)計(jì)算梯度的幅值和方向 水平梯度Jx(i，j)為:
Jx(i，j) = Gx2(i, j)+Gy2(i, j) 垂直梯度Jy(i，j)為:
Jy(i，j) = 2Gx(i, j)Gy(i, j) 令圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的梯度幅值和方向分別為G*(i，j)和e*(i，j)，則:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)閾值的視頻流多紋理方向錯(cuò)誤隱藏方法，其特征是所述的步驟(2)按以下步驟: (51)用改進(jìn)的Sobel算法對(duì)錯(cuò)誤宏塊的相鄰塊進(jìn)行邊緣檢測(cè) 用改進(jìn)的Sobel算法分別對(duì)Βτ、ΒΕ、ΒρΒκ中的像素點(diǎn)進(jìn)行邊緣檢測(cè)；經(jīng)邊緣檢測(cè)后，上、下、左、右4個(gè)相鄰塊中的每個(gè)候選邊緣像素點(diǎn)(i，j)都有梯度幅值(T(i，j)和梯度方向9*(i，j); (52)對(duì)錯(cuò)誤宏塊的相鄰塊的邊緣方向分類 將邊緣劃分為8個(gè)方向，即Θ i~Θ 8，其中:Θ i = (O °，22.5 ° ]，Θ 2 =(22.5° ,45。]，θ3=(45。,67.5° ], Θ 4 = (67.5° ,90° ], Θ 5 = (90° ,112.5。]，θ6= (112.5°，135。]，θ7=(135°，157.5。]，θ8 = (157.5°，180。];梯度方向θ*(?, j)的值在哪個(gè)范圍之內(nèi)，該候選邊緣像素點(diǎn)的方向就對(duì)應(yīng)該方向； (53)確定錯(cuò)誤宏塊的相鄰塊邊緣方向 錯(cuò)誤宏塊的邊緣信息取決于相鄰塊的邊緣方向，確定相鄰塊邊緣方向的具體步驟如下: O:根據(jù)改進(jìn)的Sobel邊緣檢測(cè)算法判定出來的候選邊緣像素點(diǎn) 設(shè)錯(cuò)誤宏塊大小為NXN，則可通過相鄰塊中的候選邊緣像素點(diǎn)在其梯度方向上延伸后與錯(cuò)誤宏塊邊緣的交點(diǎn)坐標(biāo)值的取值范圍O~(N-1)來進(jìn)行判斷，如果交點(diǎn)坐標(biāo)值在O~(N-1)范圍內(nèi)，則可判定為邊緣像素點(diǎn)； 2):根據(jù)下式計(jì)算相鄰塊中邊緣像素點(diǎn)在(S2)的8個(gè)邊緣方向的幅值總和:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)閾值的視頻流多紋理方向錯(cuò)誤隱藏方法，其特征是所述的步驟(3)按以下步驟: 將步驟(2)中分別得到的錯(cuò)誤宏塊上、下、左、右4個(gè)相鄰塊中的可能的邊緣方向，再根據(jù)邊界像素差值成本函數(shù)Cost (i，j)，自適應(yīng)地確定錯(cuò)誤宏塊中每個(gè)像素點(diǎn)的插值方向，具體步驟如下: O:根據(jù)下式分別計(jì)算出沿著4個(gè)可能的邊緣方向的邊界像素差值:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)閾值的視頻流多紋理方向錯(cuò)誤隱藏方法，其特征是所述的步驟(4)是: 根據(jù)步驟(3)求出的錯(cuò)誤宏塊中像素點(diǎn)(i，j)的插值方向dir進(jìn)行方向插值來恢復(fù)出錯(cuò)誤宏塊中的每個(gè)像素點(diǎn)，設(shè)Pto(i，j)為當(dāng)前待恢復(fù)像素點(diǎn)灰度值，方向插值如公式下式所示:
【文檔編號(hào)】H04N19/65GK103856781SQ201410100233
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】張小紅, 胡婷, 鐘小勇 申請(qǐng)人:江西理工大學(xué)