[发明专利]基于模糊推理的自适应空域差错掩盖方法

说明书

技术领域

本发明是一种对传输过程中出现误码的解码视频或图像进行恢复的技术，属于 视频通信中的差错控制技术领域。

背景技术

在无线、因特网等易发生误码的网络环境中，视频传输面临着巨大的挑战。目 前的压缩编码标准对信息的处理主要采用基于块的预测编码和变长编码技术，压缩 后的码流对传输错误十分敏感。如果码流在传输中出现错误，会使得解码器无法正 确解码或者产生错误传播，严重影响视频的重建质量，因此有必要采用差错控制技 术。视频差错控制技术大致分为两类：一类是传统的前向纠错(FEC)和自动重传(ARQ) 等技术，以保证通信过程尽可能无损为目的；另一类是解码端的差错恢复技术，尽 可能减轻误码所产生的影响。基于解码端的差错处理技术不会对编码器作任何要求， 也不需要增加编码冗余度，因此不会增加通信的传输负担。采用该类方法时，解码 器试图用主观可以接受的、近似原始质量的数据来掩盖受损的数据，而不需要从编 码端再获得额外信息。这就使得差错掩盖技术不会像FEC那样消耗额外的带宽，也 不会像ARQ那样引入重传而带来时延。由于该方法是在解码过程中利用已经正确接 收的信息来恢复出现误码的数据，因此属于视频解码后处理技术。这类方法原则上 对任何图像编解码格式和标准都适用，所以应用范围很广。

空域差错掩盖算法中最基本的三种算法是双线性插值、方向插值以及邻近块匹 配。双线性插值算法使用丢失块的外围边界像素点采用双线性插值的方式来获得丢 失的像素值，该方法简单快速，适用于平滑区域的恢复。对具有单一边缘的丢失块 进行双线性插值会造成边缘的模糊，此时适合采用方向插值，也就是沿着边缘方向 进行插值。而对于具有复杂纹理的丢失块来说，在采用双线性插值及方向插值算法 都不太理想的情况下，采用邻近块匹配算法可以获得相对较好的效果，由于像素在 空间上或多或少具有一定的相似性，因此采用丢失块外围几圈像素作为匹配区域在 一个较近的空间范围进行搜索，寻找一个最佳匹配的块作为丢失块的内容。

近年来，空域差错掩盖方法的研究逐步转变为如何在三种算法中进行自适应选 择，通常称为模式选择过程。就空域掩盖而言，一般需要根据已正确接收的邻近块 的先验知识，判断丢失块的内容是平滑块、边缘块还是纹理块，以便采用合适的方 式进行掩盖。由于语言本身所具有的模糊性，基于语言描述的集合(比如平滑、边 缘和纹理)很容易刻画为模糊集。目前出现的模式选择方法均采用硬判决，即用于 判决的参数是通过经验预先设定。由于不同图像之间的差异性，一个固定的阈值很 难适用于所有的图像。此时，利用模糊集的概念来描述模式选择过程显得比较合理。 类似的方法在模糊图像处理算法中具有广泛应用，其关键在于寻找能够合理描述丢 失块内容的因素集以及隶属度函数。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种基于模糊推理的自适应空域差错掩盖方 法，该方法可对丢失块内容进行更为准确客观的判断，从而更好地实现对误码视频 或图像的恢复。

技术方案：本发明的基于模糊推理的自适应空域差错掩盖方法是：

分析由丢失块及其邻块所组成的局部图像，提取出多个可以反映该局部图像局 部纹理分布的特征；由这些图像特征根据对实际情况的经验分析设计出相应的模糊 规则，依据构造出的模糊规则采用模糊推理方法对丢失块的内容进行估计，分别计 算出丢失块对于平滑块、边缘块以及纹理块三种块类型的隶属度；采用最大隶属度 值所对应的块类型作为丢失块内容的估计，当判断丢失块为平滑块时采用双线性内 插算法，为边缘块时采用方向插值算法，为纹理块时采用邻近块匹配算法，从而实 现基于丢失块内容的自适应差错掩盖；

该方法主要包括以下四个方面：

1)图像特征的提取：首先对丢失块的所有邻块中的像素进行边缘检测，获取 0～180度之间8个方向的边缘分布，计算出方向熵；在边缘检测过程中通过设置合 适的阈值，统计丢失块的邻块中的边缘点个数；