视频编码中容错率失真优化技术研究(5)
分层编码是一种信源编码的策略，通常将视频编码为一个基本层和若干个增强层，基本层提供最基本的码率，收到一个或多个增强层后可不断地提高质量。
1.2.3 错误隐藏技术
尽管在发送端采用了各种差错控制的方法，在接收到的数据中仍可能有差错或损失。由于压缩视频比特流中仍存在一定的统计冗余，加之人类感知系统可以容忍一定程度的失真，因此在解码器进行错误隐藏是可能的。首先需要检测和定位错误。可以在传输层通过检查包头信息中的序列号域或通过FEC 纠错得到错误发生的位置信息。还可以根据视频码流的语法和语义进行错误检测。在检测到错误或丢失后，即可采用错误隐藏技术进行恢复。对于基于块的混合编码，在一个受损宏块中可能需要估计三种类型信息：纹理信息，运动信息以及宏块的编码模式。这些不同类型信息的恢复技术有所不同。纹理信息和运动信息的恢复都利用了视频信号空间和时间相关。而编码模式的恢复大多采用探试法。对于比特错误占主导地位的信道，基于语法的修复是一种有效的错误隐藏方法。所有的错误隐藏技术均属于接收端的后处理技术。显然，当优化设计信源编码器和信道编码器时，需要考虑错误隐藏对传输整体性能的影响。
1.3 国内外研究现状及我的工作
1.4 论文结构安排
第一章讨论了视频编码的基本原理、视频传输中的主要问题和主要的差错控制
方法。接着介绍基于率失真优化的容错视频编码研究现状及存在的问题。
第二章中首先介绍信息论中关于率失真理论的基本概念，包括率失真函数的定义以及典型分布信源的率失真函数。然后介绍视频编码优化的目标和基本的优化方法。在此基础上讨论混合视频编码器中应用率失真理论进行优化的主要策略，包括宏块的运动矢量和编码模式选择以及码率控制等。最后分析了有噪和无噪环境中视频的率失真特性。
第三章讨论网络视频传输时率失真优化问题的关键，即端到端失真估计。首先基于H.264/AVC 标准的视频传输，对误差积累的成因和影响进行了分析，然后提出了一种基于像素的端到端失真估计模型，并进一步扩展到基于块的估计，从而降低了计算复杂性和存储开销。在所提出的端到端失真估计算法的基础上，第四章介绍了基于联合信源-信道率失真优化的编码控制算法。首先基于第三章所推导的端到端失真估计模型对有噪环境下的率失真模型进行分析。随后提出一种基于联合信源-信道率失真优化的运动矢量和编码模式选择算法。最后给出有噪环境下结合率失真优化的码率控制算法。并将本文提出的方法与一些经典的容错编码算法进行了详细比较。
在所提出的端到端失真估计算法的基础上，第四章介绍了基于联合信源-信道率失真优化的编码控制算法。首先基于第三章所推导的端到端失真估计模型对有噪环境下的率失真模型进行分析。随后提出一种基于联合信源-信道率失真优化的运动矢量和编码模式选择算法。最后给出有噪环境下结合率失真优化的码率控制算法。并将本文提出的方法与一些经典的容错编码算法进行了详细比较。
最后，对整个论文进行了总结。
2. 视频容错率失真优化理论
2.1 率失真理论的基本概念
率失真理论是信息论的重要内容之一，是数据压缩的理论基础。在信源给定，且又
具体定义了失真函数以后，总希望在满足一定失真的情况下，使信源必须传送给收信者的信息传输率尽可能地小。假设信源平均失真度为X，允许失真度为D，上述问题即为在满足保真度准则下（X ≤ D），寻找信源必须传输给收信者的信息率R的下限值。显然，这个下限值与D有关。假定离散无记忆信源U，经过有噪信源编码后接收端的接收信号为V，则接收端获得的平均信息量可用两个信号U 和V 之间的平均互信息I(U,V)表示，即：