視頻解碼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及錯誤掩蓋算法研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著多媒體通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字視頻得到了越來越廣泛的應(yīng)用。視頻應(yīng)用的平臺已經(jīng)由計算機(jī)擴(kuò)展到了機(jī)頂盒、手機(jī)等消費(fèi)電子終端。這些嵌入式應(yīng)用中，由于成本、體積和功耗等的限制，往往需要采用專用硬件來加速視頻編解碼過程。 已有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，比如MPEG—2、MPEG－4和H．264/AVC等都采用了基于塊的壓縮編碼方法，通過離散余弦變換（DCT）、運(yùn)動估計和熵編碼等技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮，這導(dǎo)致編碼后的碼流易受信道誤碼的干擾。熵編碼和幀內(nèi)預(yù)

2、測導(dǎo)致隨機(jī)比特錯誤在空間擴(kuò)散，幀間預(yù)測導(dǎo)致錯誤在時間上傳播。因此，在實際應(yīng)用，尤其在Internet或者移動媒體等容易出錯的信道下，如何抵抗信道誤碼以及在信道誤碼產(chǎn)生后如何進(jìn)行錯誤掩蓋成為研究的熱點(diǎn)之一。 本文針對消費(fèi)電子應(yīng)用中視頻解碼器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及解碼端錯誤掩蓋算法和實現(xiàn)展開研究，同時對如何消除錯誤掩蓋引起的塊效應(yīng)進(jìn)行了探討，主要工作和研究成果如下： 1．在對視頻解碼系統(tǒng)的功能、總線結(jié)構(gòu)和存儲系統(tǒng)等分析的基礎(chǔ)上，提出

3、了統(tǒng)一的多標(biāo)準(zhǔn)視頻解碼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)支持MPEG－1/2，MPEG—4，H．264/AVC和AVS等主流的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。此外，針對H．264/AVC的上下文自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)碼解碼速度的瓶頸，提出了并行解碼的實現(xiàn)方案。提出了高速的多標(biāo)準(zhǔn)IDCT硬件結(jié)構(gòu)，提高了IDCT的處理速度。 2．提出了基于編碼信息的空域錯誤掩蓋算法。已有的錯誤掩蓋算法，比如雙線性插值、邊緣插值等，針對特定的圖像特征可以達(dá)到較好的錯誤掩蓋效果。MPEG—2和

4、MPEG—4等基于8x8離散余弦變換的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中，DCT系數(shù)反映了圖像的紋理信息。H．264/AVC和AVS等新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中，幀內(nèi)預(yù)測方向和殘差信息反映了圖像的紋理信息。提出的算法充分利用了這些編碼信息對圖像進(jìn)行分類。針對特定的圖像特征，選擇合適的錯誤掩蓋算法，達(dá)到了較好的錯誤掩蓋效果。 3．針對幀間編碼圖像出錯的情況，提出了一種自適應(yīng)的時域錯誤掩蓋算法。利用加權(quán)的混合邊界匹配準(zhǔn)則和可變塊運(yùn)動搜索來提高運(yùn)動矢量估計的準(zhǔn)

5、確度，取得了較好的時域錯誤掩蓋效果。針對低碼率應(yīng)用中整幀圖像丟失的情況，提出了基于運(yùn)動矢量估計的錯誤掩蓋算法。首先利用線性運(yùn)動的假設(shè)對丟失塊的運(yùn)動矢量進(jìn)行估計，然后根據(jù)參考塊的運(yùn)動情況來驗證估計運(yùn)動矢量的可靠性。如果可靠，則使用該矢量重建丟失塊。否則，采用邊界匹配的方法重建丟失塊。參考幀中存在幀內(nèi)宏塊時，利用相鄰宏塊的運(yùn)動信息估計其運(yùn)動矢量。對時域錯誤掩蓋引起的塊效應(yīng)，提出了相應(yīng)的濾波算法。該算法在消除塊效應(yīng)的同時，很好的保護(hù)了圖像的邊