摘  要： 提出了基于多參考幀的多方向邊界匹配時域誤碼掩蓋算法。首先獲取誤碼塊相鄰宏塊的運動矢量，并求出相鄰宏塊運動矢量的均值，然后根據多方向匹配準則依次求出參考幀的運動矢量，最后選取最佳的運動矢量完成誤碼掩蓋。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行比較，結果表明，該方法效果優(yōu)于上述兩種算法。
關鍵詞： 誤碼掩蓋； 多參考幀； 多方向邊界匹配； 運動矢量

     目前,大部分誤碼掩蓋技術應用空間域技術或者頻域技術，通過相關性來恢復原圖像，但在實際圖像中，尤其是信息量多的圖像，這兩類技術因缺少相鄰間信息的比對而出現(xiàn)結果模糊不清等情況[1-2]。在視頻序列中，通常利用時域誤碼掩蓋技術，因為其相鄰幀間更易相關。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，從而實現(xiàn)誤碼掩蓋，該技術比空間域技術算法更簡單，且其重構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域誤碼掩蓋方法，對損壞的運動矢量進行更為精確的估計。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行比較，結果表明，本文方法效果優(yōu)于上述兩種算法，但搜索時間有待改善。
1 時域誤碼掩蓋技術分析
　所謂時域誤碼掩蓋技術，即通過當前解碼幀和參考幀間的時域相關性,由經處理后的估計運動矢量得到相應圖片來代替受損區(qū)域。依據在參考幀中所用方法的不同，該技術又可以分為時域取代錯誤誤碼掩蓋、運動補償時域誤碼掩蓋和邊界匹配時域誤碼掩蓋等多種方法[4]。時域取代錯誤誤碼掩蓋方法簡單，但對于動作較快的圖像，易出現(xiàn)“方塊效應”；運動補償時域誤碼掩蓋方法精確度不足，易產生“塊效應”；多邊界匹配算法運算量大，難以進行實時處理。
2 基于多參考幀的多方向邊界匹配時域誤碼掩蓋
    H.264視頻編碼標準中，為了提高編碼效率，引入更精確和靈活的幀間預測方法，其中包括7種不同宏塊劃分方法，精度為1/4像素的運動估計，用4×4的整數變換來代替?zhèn)鹘y(tǒng)視頻編碼中的離散余弦變換，以及用多參考幀運動估計來代替原來的單參考幀運動估計。在進行誤碼掩蓋時，同樣可以用到H.264的新特性，使搜索范圍加大，預測精度提高,從而提高視頻圖像質量[5]。
2.1 多參考幀時域誤碼掩蓋流程
　　假設MVt，MVb，MV1，MVr分別代表受損塊相鄰的上、下、左、右4個方向宏塊的運動矢量，當檢測到有誤碼時，先獲取相鄰4個宏塊的運動矢量及其對應的4個參考幀，計算運動矢量平均值，將此平均值作為受損宏塊的運動矢量，然后與上述4個參考幀分別進行運動補償，得到4個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，即先檢測錯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則進行搜索，找到最優(yōu)的恢復運動矢量，最后利用此運動矢量從參考幀中恢復錯誤宏塊[8-9]。


3 實驗結果及分析
      仿真實驗以H.264的參考軟件JM11.0作為實驗平臺,選擇CIF格式的Foreman、football、mobile、flower和mother&daughter共5個代表性序列作為測試序列,長度為100幀。每30幀編碼一個I幀，編碼的參考幀數目為5，量化參數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行比較，采用亮度峰值信噪比（PSNR）作為恢復圖像質量的評價標準，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，本文算法恢復的亮度PSNR提高了0.5 dB以上。
    為了驗證本文算法的主觀效果，實驗對Foreman第20幀、flower第30幀及football第40幀出錯時進行測試，圖2~圖4為測試結果。

    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，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償結果明顯優(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域誤碼掩蓋算法，該方法利用多參考幀搜索提高了運動矢量的精確度，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確地恢復運動矢量的問題。但本文算法由于是在多參考幀下進行的補償，結果雖然理想，但在保證補償結果的同時如何加快補償的速度仍是一個難點，也是下一步需要研究的內容。
參考文獻
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