CN101990090B - 一种视频码流的特征信息标记及检测方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频码流的特征信息标记及检测方法、装置，特征信息标记方法，对视频码流的每一宏块，执行如下处理步骤：根据所述宏块的预定特征，生成其相应的特征信息；分别搜索并记录所述宏块的各个分块的特定系数；按预设规则，根据所述特征信息，对各个分块的特定系数进行标记特征信息处理。特征信息检测方法，对视频码流的每一宏块，执行如下处理步骤：获取所述宏块的第一特征信息；分别搜索并记录所述宏块的各个分块的特定系数；按预设规则，对各个分块的特定系数进行第二特征信息提取处理；检测所述第一特征信息与所述第二特征信息是否相同。本发明针对视频码流检测，具有良好的检测率，且不增加额外开销。

Description

一种视频码流的特征信息标记及检测方法、装置

技术领域

本发明涉及视频通讯领域，具体的说，涉及一种视频码流的特征信息标记及检测方法、装置。

背景技术

随着有线宽带网络和无线网络的发展和用户需求的驱动，多媒体技术和相关的应用得到了越来越多的关注，被认为是未来高速网络的主流应用之一。多媒体应用，尤其视频应用，相对于Internet的传统应用如WWW、E-mail等，其对实时性的要求更严，对带宽的需求更大。由于视频应用中大多采用了高压缩率的编码技术，其对传输误码的要求尤为苛刻，但是有线或者无线网络不提供传输的QOS(Quality of Services)保证。而在视频压缩码流中，每个比特都是非常重要的，在传输过程中发生的错误会严重影响解码后的视频效果。所以，在所接收的视频流中进行错误检测在实际工作中是非常重要的。只有解码器在所接收的比特流中检测到误码，才能采用相应的策略对它进行错误恢复和错误隐藏，因此，选择一种行之有效的误码检测方法是至关重要的。

最简单的误码检测方法是在解码进行当中，如果比特流中一个码字不能被映射成可变长码表中的一个码字，或者一块中超过最大可能的系数个数被解码，就可以判断该块发生了错误。该方法能初步确定视频包是否被腐蚀或者丢失。但该方法不能发现比特流传输出错但仍符合协议的情况。并且因为可变长码的错误传播，它所检测到的错误，可能不是码流错误的起始位置。近年来出现一些针对进一步误码检测的方法，如采用在空域中进行的后向检错方法，利用被腐蚀块的平均内部像素差，或相邻块之间的光滑性假设、平均均值差、平均像素变化差等信息定位视频包中“真正”的第一个被腐蚀块。此类方法涉及逐点运行，计算量较大，并且作为其理论基础的光滑性等假设在实际中不一定成立，同时这些方法的运用需要根据实验设定判别门限值，其效果与视频场景相关，鲁棒性不强。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种视频码流的特征信息标记及检测方法、装置，能够较好的应用到视频码流的错误检测中。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种视频码流的特征信息标记方法，对视频码流的每一宏块，执行如下处理步骤：

A1、根据所述宏块的预定特征，生成其相应的特征信息；

A2、分别搜索并记录所述宏块的各个分块的特定系数；

A3、按预设规则，根据所述特征信息，对各个分块的特定系数进行标记特征信息处理。

在上述方法的一种实施例中，所述特定系数为各个分块的最高频非零交流系数。

在上述方法的一种实施例中，所述宏块的特征信息为该宏块的码流序号二进制值的低N比特，所述N为该宏块中的分块数量。

在上述方法的一种实施例中，所述步骤A3按如下方式进行：

按照所述特征信息的比特顺序，将所述特征信息的各个比特分别分配给所述各个分块；

对于每一分块，如果其分配的特征信息比特为“0”，对于其最高频非零交流系数进行如下方式标记：偶数不变，正奇数加一，负奇数减一；

如果其分配的特征信息比特为“1”，对于其最高频非零交流系数进行如下方式标记：奇数不变，正偶数加一，负偶数减一。

本发明还公开了一种视频码流的特征信息标记装置，包括：

特征信息生成单元，用于对视频码流的每一宏块，根据所述宏块的预定特征，生成其相应的特征信息；

特定系数获取单元，用于分别搜索并记录每一宏块的各个分块的特定系数；

特征信息标记单元，用于对视频码流的每一宏块，按预设规则，根据该宏块的相应特征信息，对该宏块的各个分块的特定系数进行标记特征信息处理。

本发明还相应公开了一种视频码流的特征信息检测方法，对视频码流的每一宏块，执行如下处理步骤：

B1、获取所述宏块的第一特征信息；

B2、分别搜索并记录所述宏块的各个分块的特定系数；

B3、按预设规则，对各个分块的特定系数进行第二特征信息提取处理；

B4、检测所述第一特征信息与所述第二特征信息是否相同。

在上述方法的一种实施例中，所述特定系数为各个分块的最高频非零交流系数。

在上述方法的一种实施例中，所述宏块的第一特征信息为该宏块的码流序号二进制值的低N比特，所述N为该宏块中的分块数量。

在上述方法的一种实施例中，所述步骤B3按如下方式进行：

对于每一分块，如果其最高频非零交流系数是偶数，确定其特征信息比特为“0”，如果其最高频非零交流系数是奇数，确定其特征信息比特为“1”；

按照所述第二特征信息的比特顺序，由所述宏块的各个分块的各个特征信息比特组装成该宏块的第二特征信息。

本发明还公开了一种视频码流的特征信息提取装置，包括：

第一特征信息获取单元，用于对视频码流的每一宏块，获取所述宏块的第一特征信息；

特定系数获取单元，用于分别搜索并记录所述宏块的各个分块的特定系数；

第二特征信息提取单元，用于对视频码流的每一宏块，按预设规则，对各个分块的特定系数进行第二特征信息提取处理；

特征信息检测单元，用于检测所述第一特征信息与所述第二特征信息是否相同。

本发明在视频码流发送端，对于每一宏块，利用宏块自身的预定特征来生成特征信息，并将特征信息标记到该宏块的各个分块的特定系数中；在视频码流接收端，对于每一宏块，可以提取出宏块的与发送端相同的第一特征信息，并从宏块的各个分块的特定系数中提取出第二特征信息。从而在接收端：

1)对于宏块的第一特征信息，其生成自宏块自身的预定特征，受通讯环境影响小，具有相当强的抗干扰性，从而可以保证收发两端的从宏块自身特征计算得到的该特征信息的一致性。并且，由于是宏块自身特征，因而不需增加额外的信息指示，进而不需付出额外的通讯开销；

2)对于宏块的第二特征信息，根据发送端的处理过程，标记各分块的特定系数的特征信息就是生成自宏块自身的特征信息，因而在通讯正常情况下，第二特征信息应与第一特征信息相同，因而可通过检测第一特征信息与第二特征信息是否相同，而判断出视频码流在传输过程中是否发生了错误，以为后续的错误处理提供依据。也即，由于在发送端设定了视频码流的特定系数与特征信息的对应关系，从而可以在接收端，通过检测该对应关系而方便地判断传输是否出错。这样的检测方法，具有良好的错误检测率，且不会增加额外的开销而影响传输效率。

3)本发明的特征信息标记及检测方式简单，因而计算量小，并且可以应用到各种视频码流中，具有很好的鲁棒性。

附图说明

图1是本发明实施例描述的发送端的特征信息标记流程图；

图2是本发明实施例描述的接受端的特征信息检测流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

本发明具体实施方式包括视频码流传输的发送端和接收端的处理，一般的，在发送端，需要对视频码流进行编码处理，故在下文中，发送端也称为编码器端；相应的，在接收端，需要对视频码流进行解码处理，故在下文中，接收端也称为解码器端。

在编码器端，主要是进行视频码流的特征信息标记，其主要流程是对视频码流的每一宏块，执行如下处理步骤：

1、根据宏块的预定特征，生成其相应的特征信息；

2、分别搜索并记录宏块的各个分块的特定系数；

3、按预设规则，根据特征信息，对各个分块的特定系数进行标记特征信息处理。

其中，宏块的预定特征，是指宏块的自身特征中预先指定的特征，例如，在下面的实施例中，该预定特征是宏块的码流序号(在编码器端，码流序号为编码序号)。每一宏块中，一般都包含若干个亮度块和若干个色度块，这些亮度块和色度块统称为一个宏块中的分块。对于每一宏块的各个分块，进行其特定系数的搜索和记录。特定系数是指一个分块中被指定的系数数据，例如，在下面的实施例中，该特定系数是分块的最高频非零交流系数。采用最高频非零交流系数可以减少对码流的影响。之后可根据预设规则，对各个分块的特定系数用特征信息进行标记，即建立了特定系数与特征信息的对应关系。

如图1所示，在本发明一个实施例中，编码器端的具体处理过程如下：

第一步，以当前宏块编码序号对应的二进制值的低N比特作为特征信息，其中N为编码的亮度及色度块总数。例如，以H.263码流为例，当前宏块编码序号为52(0x110100)，则对应的特征信息为0，0，1，0，1，1(N＝6，即编码的亮度块和色度块的总数为6，各比特从低到高排列)。

第二步，对于编码宏块的m(此例中，m＝4)个亮度块和n(此例中，n＝2)个色度块(m、n满足：N＝m+n)，分别搜索其最高频非零交流系数，记录其位置及对应值；一般的，分块的编码顺序由协议规定，码流传输无错误发生时，编解码端均按相同的规则进行编解码，而如果信息比对不一致，则可以判断出码字传输发生了错误。

第三步，采用基于图像块变换系数强制性修改的方法将第一步的特征信息依次嵌入到宏块中各个分块的最高频非零交流系数。修改方法的预设规则如下：

将特征信息的各比特位依照比特顺序分配给各个分块(在编码器端，这些分块称为编码块)，例如6个分块按其码流顺序分别定义为A块、B块、C块、D块、E块、F块，则按照上述特征信息的比特顺序(0，0，1，0，1，1)，则A块被分配到的特征信息的比特值为“0”，B块被分配到的特征信息的比特值为“0”，C块被分配到的特征信息的比特值为“1”，D块被分配到的特征信息的比特值为“0”，E块被分配到的特征信息的比特值为“1”，F块被分配到的特征信息的比特值为“1”。当然，6个比特也可以从高到低排序分配给各个分块。

如果对应的编码块无非零交流系数，则不进行操作；

否则，

(1)如果特征信息值是“0”，而对应的编码块的最高频非零交流系数是偶数则不用改动，如果是正奇数则加1，是负奇数就减1，使其改变为偶数；

(2)如果特征信息值是“1”，而对应的编码块的最高频非零交流系数是奇数则不用改动，如果是正偶数则加1，是负偶数就减1，使其改变为奇数。

在接收端，也即解码器端，主要是进行特征信息的检测，包括：

对视频码流的每一宏块，执行如下处理步骤：

1)获取所述宏块的第一特征信息；

2)分别搜索并记录所述宏块的各个分块的特定系数；

3)按预设规则，对各个分块的特定系数进行第二特征信息提取处理；

4)检测所述第一特征信息与所述第二特征信息是否相同。

如前文所述，宏块的第一特征信息来自于宏块的自身特征，为与编码器端的特征信息保持一致，因此，在本实施例中，在解码器端，该第一特征信息来自于宏块的码流序号(在解码器端，称为解码序号)。同样的，特定系数同样与编码器端一致，即是各个分块的最高频非零交流系数。并按照编码器端的特征信息标记的预设规则，从各个分块的最高频非零交流系数中，提取出第二特征信息。需要注意，在本例中，为描述之便，将从宏块自身特征直接提取出的特征信息称为第一特征信息；将从各个分块的特定系数中提取出的特征信息称为第二特征信息；但从编码器端可知，第一特征信息和第二特征信息实际上是同样的特征信息；但由于可能存在的传输错误，第二特征信息可能发生变化，因此，可从第一特征信息和第二特征信息是否相同而得知视频码流的传输是否出错。

如图2所示，在本实施例中，解码器端具体处理过程如下：

第一步：提取宏块解码序号，并计算其对应的二进制值的低6比特，将其作为编码器端嵌入的特征信息的对照信息(第一特征信息)。例如，当前宏块解码序号为52(0x110100)，则对应的对照信息为0，0，1，0，1，1。

第二步，对于解码宏块的4个亮度块和2个色度块，分别搜索其最高频非零交流系数；

第三步，如果该宏块存在非零交流系数，则按照预设的规则从宏块中各个分块(在解码器端，这些分块称为解码块)的最高频非零交流系数中提取编码器端嵌入的特征信息(第二特征信息的各个比特值)；否则，如果该宏块不存在非零交流系数，跳到第六步；

其中，按照预设的规则从宏块中各个分块的最高频非零交流系数中提取编码器端嵌入的特征信息的方法如下：

如果对应的解码块无非零交流系数，则不进行操作；

否则，

(1)如果解码块的最高频非零交流系数是偶数，则相应的特征信息为“0”。

(2)如果解码块的最高频非零交流系数是奇数，则相应的特征信息为“1”。

第四步、按照第二特征信息的比特顺序，由宏块的各个分块的各个特征信息比特值组装成该宏块的第二特征信息；需要注意的是，这里所描述的组装，是指确定各个分块所提取的特征信息比特值与第一特征信息的哪一比特进行对比，也即，确定第一特征信息的各个比特与从各分块分别提取出的第二特征信息的各个比特的对照关系，以进行正确的信息比特对比。当然，如前所述，如果解码块无非零交流系数，不进行操作，即该分块不进行比对(默认为比对正确)。

第五步，按第四步提取的编码器端嵌入的特征信息(第二特征信息)与第一步计算的编码器端嵌入的特征信息的对照信息(第一特征信息)相比较；

第六步，根据第五步的比较结果判断码流传输错误是否发生，并采取相应的操作：

如果宏块中存在非零交流系数的分块提取到的编码器端嵌入的特征信息与其对照信息一致，则判断码流传输未发生错误，将当前解码宏块判定为正确宏块，继续正常解码过程；

反之，如果宏块中任一存在非零交流系数的分块提取到的编码器端嵌入的特征信息与其对照信息不一致，则判断码流传输发生错误，将当前解码宏块与上次判断解码正确的宏块之间的所有宏块判定为解码错误宏块，并进行相应的错误隐蔽操作。

第七步，结束当前宏块的处理。

本发明实施例的视频码流的特征信息标记装置，包括：

特征信息生成单元，用于对视频码流的每一宏块，根据所述宏块的预定特征，生成其相应的特征信息；

特定系数获取单元，用于分别搜索并记录每一宏块的各个分块的特定系数；

特征信息标记单元，用于对视频码流的每一宏块，按预设规则，根据该宏块的相应特征信息，对该宏块的各个分块的特定系数进行标记特征信息处理。

本发明实施例的视频码流的特征信息提取装置，包括：

第一特征信息获取单元，用于对视频码流的每一宏块，获取所述宏块的第一特征信息；

特定系数获取单元，用于分别搜索并记录所述宏块的各个分块的特定系数；

第二特征信息提取单元，用于对视频码流的每一宏块，按预设规则，对各个分块的特定系数进行第二特征信息提取处理；

特征信息检测单元，用于检测所述第一特征信息与所述第二特征信息是否相同。

本发明通过在编码端对视频码流的每一宏块的各个分块的特定系数加入特征信息，形成传输数据与特征信息的特定对应关系，在解码端校验编码器端约定的该特定对应关系来判断数据的正确性，相对基于语法的传统错误检测方法有更高的错误检测率，且这种检测方法在传输比特流中不会增加额外的开销而影响传输效率。本发明计算量小，适用于各种应用的视频码流，具有较强的鲁棒性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，但这只是为便于理解而举的实例，不应认为本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以做出各种可能的等同改变或替换，这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种视频码流的特征信息标记方法，其特征在于，对视频码流的每一宏块，执行如下处理步骤：

A1、根据所述宏块的预定特征，生成其相应的特征信息；所述宏块的特征信息为该宏块的码流序号二进制值的低N比特，所述N为该宏块中的分块数量；

A2、分别搜索并记录所述宏块的各个分块的特定系数；

A3、按预设规则，根据所述特征信息，对各个分块的特定系数进行标记特征信息处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特定系数为各个分块的最高频非零交流系数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A3按如下方式进行：

按照所述特征信息的比特顺序，将所述特征信息的各个比特分别分配给所述各个分块；

对于每一分块，如果其分配的特征信息比特为“0”，对于其最高频非零交流系数进行如下方式标记：偶数不变，正奇数加一，负奇数减一；

如果其分配的特征信息比特为“1”,对于其最高频非零交流系数进行如下方式标记：奇数不变，正偶数加一，负偶数减一。

4.一种视频码流的特征信息标记装置，其特征在于，包括：

特征信息生成单元，用于对视频码流的每一宏块，根据所述宏块的预定特征，生成其相应的特征信息；所述宏块的特征信息为该宏块的码流序号二进制值的低N比特，所述N为该宏块中的分块数量；

特定系数获取单元，用于分别搜索并记录每一宏块的各个分块的特定系数；

特征信息标记单元，用于对视频码流的每一宏块，按预设规则，根据该宏块的相应特征信息，对该宏块的各个分块的特定系数进行标记特征信息处理。

5.一种视频码流的特征信息检测方法，其特征在于，对视频码流的每一宏块，执行如下处理步骤：

B1、获取所述宏块的第一特征信息；所述宏块的第一特征信息为该宏块的码流序号二进制值的低N比特，所述N为该宏块中的分块数量；

B2、分别搜索并记录所述宏块的各个分块的特定系数；

B3、按预设规则，对各个分块的特定系数进行第二特征信息提取处理；

B4、检测所述第一特征信息与所述第二特征信息是否相同。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述特定系数为各个分块的最高频非零交流系数。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤B3按如下方式进行：

对于每一分块，如果其最高频非零交流系数是偶数，确定其特征信息比特为“0”，如果其最高频非零交流系数是奇数，确定其特征信息比特为“1”,

按照所述第二特征信息的比特顺序，由所述宏块的各个分块的

各个特征信息比特组装成该宏块的第二特征信息。

8.一种视频码流的特征信息提取装置，其特征在于，包括：

第一特征信息获取单元，用于对视频码流的每一宏块，获取所述宏块的第一特征信息；所述宏块的第一特征信息为该宏块的码流序号二进制值的低N比特，所述N为该宏块中的分块数量；

特定系数获取单元，用于分别搜索并记录所述宏块的各个分块的特定系数；

第二特征信息提取单元，用于对视频码流的每一宏块，按预设规则，对各个分块的特定系数进行第二特征信息提取处理；

特征信息检测单元，用于检测所述第一特征信息与所述第二特征信息是否相同。

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