摘  要： 提出了基于多參考幀的多方向邊界匹配時(shí)域誤碼掩蓋算法。首先獲取誤碼塊相鄰宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量，并求出相鄰宏塊運(yùn)動(dòng)矢量的均值，然后根據(jù)多方向匹配準(zhǔn)則依次求出參考幀的運(yùn)動(dòng)矢量，最后選取最佳的運(yùn)動(dòng)矢量完成誤碼掩蓋。將該方法與基于多參考幀的誤碼掩蓋算法和多方向邊界匹配的誤碼掩蓋算法進(jìn)行比較，結(jié)果表明，該方法效果優(yōu)于上述兩種算法。
關(guān)鍵詞： 誤碼掩蓋； 多參考幀； 多方向邊界匹配； 運(yùn)動(dòng)矢量

     目前,大部分誤碼掩蓋技術(shù)應(yīng)用空間域技術(shù)或者頻域技術(shù)，通過(guò)相關(guān)性來(lái)恢復(fù)原圖像，但在實(shí)際圖像中，尤其是信息量多的圖像，這兩類技術(shù)因缺少相鄰間信息的比對(duì)而出現(xiàn)結(jié)果模糊不清等情況[1-2]。在視頻序列中，通常利用時(shí)域誤碼掩蓋技術(shù)，因?yàn)槠湎噜弾g更易相關(guān)。在眾多聯(lián)系緊密的參考幀中選取合適的圖片作為代替塊，從而實(shí)現(xiàn)誤碼掩蓋，該技術(shù)比空間域技術(shù)算法更簡(jiǎn)單，且其重構(gòu)圖像的主觀效果更佳[3]。
    本文提出一種基于多參考幀的多方向邊界匹配時(shí)域誤碼掩蓋方法，對(duì)損壞的運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行更為精確的估計(jì)。將本文方法與基于多參考幀的誤碼掩蓋和多方向邊界匹配的誤碼掩蓋進(jìn)行比較，結(jié)果表明，本文方法效果優(yōu)于上述兩種算法，但搜索時(shí)間有待改善。
1 時(shí)域誤碼掩蓋技術(shù)分析
　所謂時(shí)域誤碼掩蓋技術(shù)，即通過(guò)當(dāng)前解碼幀和參考幀間的時(shí)域相關(guān)性,由經(jīng)處理后的估計(jì)運(yùn)動(dòng)矢量得到相應(yīng)圖片來(lái)代替受損區(qū)域。依據(jù)在參考幀中所用方法的不同，該技術(shù)又可以分為時(shí)域取代錯(cuò)誤誤碼掩蓋、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償時(shí)域誤碼掩蓋和邊界匹配時(shí)域誤碼掩蓋等多種方法[4]。時(shí)域取代錯(cuò)誤誤碼掩蓋方法簡(jiǎn)單，但對(duì)于動(dòng)作較快的圖像，易出現(xiàn)“方塊效應(yīng)”；運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償時(shí)域誤碼掩蓋方法精確度不足，易產(chǎn)生“塊效應(yīng)”；多邊界匹配算法運(yùn)算量大，難以進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。
2 基于多參考幀的多方向邊界匹配時(shí)域誤碼掩蓋
    H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中，為了提高編碼效率，引入更精確和靈活的幀間預(yù)測(cè)方法，其中包括7種不同宏塊劃分方法，精度為1/4像素的運(yùn)動(dòng)估計(jì)，用4×4的整數(shù)變換來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)視頻編碼中的離散余弦變換，以及用多參考幀運(yùn)動(dòng)估計(jì)來(lái)代替原來(lái)的單參考幀運(yùn)動(dòng)估計(jì)。在進(jìn)行誤碼掩蓋時(shí)，同樣可以用到H.264的新特性，使搜索范圍加大，預(yù)測(cè)精度提高,從而提高視頻圖像質(zhì)量[5]。
2.1 多參考幀時(shí)域誤碼掩蓋流程
　　假設(shè)MVt，MVb，MV1，MVr分別代表受損塊相鄰的上、下、左、右4個(gè)方向宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量，當(dāng)檢測(cè)到有誤碼時(shí)，先獲取相鄰4個(gè)宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量及其對(duì)應(yīng)的4個(gè)參考幀，計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量平均值，將此平均值作為受損宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量，然后與上述4個(gè)參考幀分別進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，得到4個(gè)宏塊中用于誤碼掩蓋的宏塊[6-7]。
2.2 多方向邊界匹配誤碼掩蓋
    所謂多方向邊界匹配搜索，即先檢測(cè)錯(cuò)誤宏塊周圍像素的邊界信息，再按邊界信息在參考幀中利用多方向匹配準(zhǔn)則進(jìn)行搜索，找到最優(yōu)的恢復(fù)運(yùn)動(dòng)矢量，最后利用此運(yùn)動(dòng)矢量從參考幀中恢復(fù)錯(cuò)誤宏塊[8-9]。


3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
      仿真實(shí)驗(yàn)以H.264的參考軟件JM11.0作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),選擇CIF格式的Foreman、football、mobile、flower和mother&daughter共5個(gè)代表性序列作為測(cè)試序列,長(zhǎng)度為100幀。每30幀編碼一個(gè)I幀，編碼的參考幀數(shù)目為5，量化參數(shù)QP=28。將本章方法與多參考幀誤碼掩蓋及多方向邊界匹配誤碼掩蓋進(jìn)行比較，采用亮度峰值信噪比（PSNR）作為恢復(fù)圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

    從表1可以看出，本文提出的基于多參考幀的多方向誤碼掩蓋整體效果優(yōu)于基于參考幀的誤碼掩蓋和多方向邊界匹配誤碼掩蓋。與上述兩種算法相比，本文算法恢復(fù)的亮度PSNR提高了0.5 dB以上。
    為了驗(yàn)證本文算法的主觀效果，實(shí)驗(yàn)對(duì)Foreman第20幀、flower第30幀及football第40幀出錯(cuò)時(shí)進(jìn)行測(cè)試，圖2~圖4為測(cè)試結(jié)果。

    從圖2~圖4可以看出，基于多參考幀的誤碼掩蓋方法有明顯的塊效應(yīng)，多方向邊界匹配誤碼掩蓋的方法效果優(yōu)于多參考幀的誤碼掩蓋，而本文提出的基于多參考幀的多方向誤碼掩蓋方法補(bǔ)償結(jié)果明顯優(yōu)于上述兩種方法。
    本文提出了一種基于多參考幀的多方向邊界匹配時(shí)域誤碼掩蓋算法，該方法利用多參考幀搜索提高了運(yùn)動(dòng)矢量的精確度，利用多方向邊界匹配算法解決了由于相鄰宏塊之間在水平和垂直邊緣可能存在各種邊緣方向使得傳統(tǒng)邊界匹配算法不能準(zhǔn)確地恢復(fù)運(yùn)動(dòng)矢量的問(wèn)題。但本文算法由于是在多參考幀下進(jìn)行的補(bǔ)償，結(jié)果雖然理想，但在保證補(bǔ)償結(jié)果的同時(shí)如何加快補(bǔ)償?shù)乃俣热允且粋€(gè)難點(diǎn)，也是下一步需要研究的內(nèi)容。
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