CN102118619B - 视频信号补偿方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种视频信号补偿方法、装置及系统，其中，视频信号补偿方法包括：当检测到视频输入信号发生信号丢失时，根据缓存的视频信号，获取补偿信号；将所述补偿信号插入到所述视频输入信号中。通过上述处理，可以有效地对频繁而短暂中断的视频信号进行补偿，使视频信号能够完整、连续和稳定地输出，给观众较好的主观体验，当应用于对输入视频信号很敏感的编码装置时，保证了编码装置不会受到频繁中断的编码码流冲击。

Description

视频信号补偿方法、装置及系统

技术领域

本发明实施例涉及视频信号技术领域，尤其涉及一种视频信号补偿方法、装置及系统。

背景技术

在相关技术中，视频采集过程中的异常(例如，记录信号磁带的磁粉脱落)、传输过程中的衰减、或对传输信道的干扰(例如，传输过程中时钟发生较大的偏移或抖动)等，都会导致视频信号发生行信号丢失和/或帧(也可以称为场)信号丢失，严重时甚至有可能导致视频信号的长时间中断。

现有技术中视频编码装置对输入信号格式有严格的要求，每种编码装置只能对规定格式的视频信号进行编码，其中，上述视频信号格式是指：视频信号的图像分辨率(每行图像有效的像素数目和每场(或帧)图像所包含有效的行图像数目)、以及图像的场频率(或帧频率)；对于规定格式以外的视频信号，编码装置不能进行正常的编码。在输入视频信号出现频繁的行信号丢失、场信号丢失或者发生频繁的中断时，容易导致编码过程紊乱，严重时编码装置可能进入不可预知的工作状态，从而导致编码装置出现崩溃。例如，当信号的来源是模拟的视频信号时，其信号质量受传输介质或存储介质的影响很大，在环境比较恶劣时，接收到的模拟视频信号可能会出现频繁而短暂的中断。不稳定的视频信号输入到视频编码装置中会对编码装置稳定工作带来很大的不良影响，轻则导致编码码流的频繁中断，而频繁中断的编码码流对解码装置会有很大的冲击，造成解码装置的频繁重启；严重时会导致编码装置工作完全停止，系统出现崩溃，需要人工来对编码装置进行恢复。因此，为了维护编码装置的稳定工作，保证视频信号输入的稳定性非常重要。

目前，为了保证视频信号输入的稳定性，现有技术中的一个解决方案为：信号检测电路对主输入信号进行检测，当检测到主输入信号丢失时，通知视频切换电路，视频切换电路得到通知后，将编码装置的输入切换到备用信号输入。待主输入信号恢复后，视频切换电路再由备用输入信号切换回主输入信号，以保证输出信号的连续性。

现有技术中的另一解决方案是：信号检测电路对主输入信号进行检测，当检测到主输入信号丢失时，通知视频切换电路，视频切换电路把输出切换到由测试信号发生电路产生的测试信号上，待主输入信号恢复后视频切换电路再把输出切换回主输入信号，其中，测试信号发生电路产生的测试信号可以是测试图形，或者其他形式的测试信号。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

如果主输入信号出现了短暂而频繁的中断，将会导致输出的视频信号频繁地在主输入信号和备用输入信号或测试信号之间进行切换，这会使图像的内容不连续，从而导致很差的主观体验。

发明内容

本发明实施例提供一种视频信号补偿方法、装置及系统，用以解决现有技术中输出的视频信号频繁地在主输入信号和备用输入信号或测试信号之间进行切换而导致的视频内容不连续的缺陷，输出较为稳定的视频信号。

本发明实施例提供一种视频信号补偿方法，包括：

当检测到视频输入信号发生信号丢失时，根据缓存的视频信号，获取补偿信号；

将所述补偿信号插入到所述视频输入信号中。

本发明实施例提供一种视频信号补偿装置，包括：

补偿信号生成单元，用于当检测到视频输入信号发生信号丢失时，根据缓存的视频信号，获取补偿信号；

信号补偿单元，用于将所述补偿信号插入到所述视频输入信号中。

本发明实施例提供一种视频信号补偿系统，包括：

信号输入装置，用于输入视频输入信号；

视频信号补偿装置，用于当检测到所述信号输入装置输入的视频输入信号发生信号丢失时，根据缓存的视频信号，获取补偿信号，以及，将所述补偿信号插入到所述视频输入信号中。

本发明实施例的视频信号补偿方法、装置及系统，通过将根据缓存的视频信号获取的补偿信号插入到视频输入信号，克服了现有技术中输出的视频信号频繁地在主输入信号和备输入信号或测试信号之间进行切换而导致的视频内容不连续的缺陷，可以有效地对频繁而短暂中断的视频信号进行补偿，使视频信号能够完整、连续和稳定地输出，给观众较好的主观体验，当应用于对输入视频信号很敏感的编码装置时，保证了编码装置不会受到频繁中断的编码码流冲击。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的视频信号补偿装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的视频信号补偿装置中丢失连续帧的视频信号序列示意图；

图3是本发明实施例的视频信号补偿系统的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的视频信号补偿方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明实施例的技术方案。

根据本发明的实施例，提供了一种视频信号补偿装置，图1是本发明实施例的视频信号补偿装置的结构示意图，如图1所示，根据本发明实施例的视频信号补偿装置包括：补偿信号生成单元12、信号补偿单元13。优选地，本发明实施例的视频信号补偿装置还可以包括信号检测单元10、信号缓存单元11、补偿控制单元14。

其中，信号检测单元10用于检测视频输入信号，其检测得到的关于视频输入信号的质量数据会发送到补偿控制单元14。补偿控制单元14接收信号检测单元10发送的视频输入信号的质量数据，并根据视频输入信号的质量数据，一方面控制补偿信号生成单元12生成补偿信号，另一方面控制信号补偿单元13将补偿信号生成单元12生成的补偿信号插入到原始的视频输入信号中，替代原始视频输入信号中短暂丢失的或者不完整的视频信号。

信号缓存单元11用于缓存视频信号，并提供给补偿信号生成单元12；当信号检测单元10检测到视频输入信号发生信号丢失的情况时，补偿信号生成单元12根据信号缓存单元11缓存的视频信号，生成补偿信号；

其中，补偿信号生成单元12具体包括：第一补偿信号生成模块120、判断模块121、第二补偿信号生成模块122、关键帧捕获缓存模块123。

其中，当信号检测单元10检测到视频输入信号发生局部行信号丢失时，第一补偿信号生成模块120根据信号缓存单元11缓存的视频信号，采用帧内补偿方式或帧间补偿方式获取丢失的待恢复行信号；

当信号检测单元10检测到视频输入信号发生帧信号丢失时，判断模块121首先需要判断连续丢失的帧信号的数目是否小于预定阈值；在判断模块121判断连续丢失的帧信号的数目小于预定阈值的情况下，第二补偿信号生成模块122根据信号缓存单元11缓存的视频信号，获取丢失的待恢复帧信号；在判断模块121判断连续丢失的帧信号的数目大于或等于预定阈值的情况下，关键帧捕获缓存模块123根据信号缓存单元11中缓存的视频信号，获取关键帧并保存。也就是说，关键帧捕获缓存模块123从信号缓存单元11正常的图像序列中搜索具备象征意义的关键帧并对关键帧进行缓存，在实际应用中，关键帧的数目可以有多个，并且关键帧的输出受补偿控制单元14的控制。当输入图像信号中断时间较长时，补偿控制单元14控制信号补偿单元13从关键帧捕获缓存模块123中取出关键帧信号并输出。

信号补偿单元13用于将补充信号插入到视频输入信号中。

下面，对上述各个单元分别进行详细说明。

信号检测单元10

信号检测单元10完成对视频输入信号的质量检测功能。信号检测单元10实时对视频输入信号进行检测，对于视频信号来说，由于视频信号具有规则的行结构和帧结构，同时每行信号和每帧信号都附带有同步信号，所以信号检测单元10通过检测视频输入信号的行同步信号来获得视频输入信号的行信号是否丢失的信息；同样地，信号检测单元10可以通过检测视频输入信号的帧同步信号来获得视频输入信号的帧信号是否丢失的信息。

进一步的，信号检测单元10可以通过检测视频输入信号的帧同步信号来获知丢失的帧信号的数目。如果在r个帧周期没有检测到视频输入信号的帧同步信号，则获知连续丢失的帧信号的数目为r，r为自然数。举例来说，假如接收到最后一个正常帧的时刻是t1，同时假设一帧的帧周期是T。基于每帧正常图像都有一个帧同步信号的现实，在t1+T的时刻检测是否有帧同步信号到来，如果检测不到正常的帧同步信号，那么就可以认为发生了一帧的图像的丢失；在接下来的t1+2T的时刻对帧同步信号进行检测，如果还是检测不到正常的图像帧同步信号，那么就可以认为又发生了一帧的图像的丢失；依次类推，如果在t1+rT的时刻对帧同步信号进行检测，没有检测到正常的帧同步信号，而在t1+(r+1)T的时刻检测到帧同步信号，则可以统计出连续丢失了r帧视频信号。

此外，信号检测单元10除了可以检测到视频输入信号的丢失外，还可以检测到视频输入信号的恢复。

信号缓存单元11

信号缓存单元11的作用是对视频输入信号进行缓存。信号缓存单元11接收补偿控制单元14的控制信号，在视频输入信号正常的情况下，信号缓存单元11缓存最近输入的视频输入信号，而当视频输入信号异常(例如，出现行、帧丢失)时，信号缓存单元11缓存异常信号所在帧信号之前的几帧视频输入信号，并继续等待并缓存异常信号所在帧之后的几帧视频输入信号，这些缓存的视频信号用于后续生成补偿信号，需要说明的是，信号缓存单元11的存储空间应该足以存储后续用于生成补偿信号的若干帧信号。在视频输入信号正常后，信号缓存单元11里的旧视频信号不断被信号补偿单元13读出，然后旧视频信号被最新输入的视频输入信号所覆盖，这样，信号缓存单元11里存储的总是最新的视频输入信号。

补偿信号生成单元12

补偿信号生成单元12在补偿控制单元14的控制下，利用信号缓存单元11所缓存的视频信号恢复出所丢失的行信号或者帧信号。当信号检测单元10检测到当前视频输入信号的某一行发生了丢失时，把行丢失的结果发送到补偿控制单元14，补偿控制单元14给补偿信号生成单元12中的第一补偿信号生成模块120发出指令要求恢复出丢失的行信号。第一补偿信号生成模块120包括帧内补偿模块或帧间补偿模块，在第一补偿信号生成模块120中，行信号的恢复可以采用帧内补偿或帧间补偿的方法。其中，帧内补偿的方法是第一补偿信号生成模块120中帧内补偿模块根据公式1将待恢复行信号的前K行数据和待恢复行信号的后K行数据进行加权计算得到待恢复行信号。其中待恢复行信号的前K行数据和待恢复行信号的后K行数据是从信号缓存单元11中获取的。

L＝α_-kL_-k+α_-k+1L_-k+1+...+α_-1L_-1+α₁L₁+...+α_k-1L_k-1+α_kL_k，公式1；

其中，L为待恢复行的数据，L_-k是待恢复行之前的第K行数据，L_k是待恢复行之后的第K行数据，α_-k是待恢复行之前的第K行数据的加权系数，α_k是待恢复行之后的第K行数据的加权系数，其他的依次类推。其中，上述所有的加权系数满足公式2；

α_-k+α_-k+1+...+α_-1+α₁+...+α_k-1+α_k＝1，公式2。

帧间补偿的方法是第一补偿信号生成模块120中的帧间补偿模块根据公式3将待恢复行信号所在帧的前K帧的第m行数据和待恢复行信号所在帧的后K帧的第m行数据进行加权计算得到待恢复行信号，其中，待恢复行信号的行号为m。待恢复行信号所在帧的前K帧的第m行数据和待恢复行信号所在帧的后K帧的第m行数据是从信号缓存单元11中获取的。

L＝α_-kL_-k+α_-k+1L_-k+1+...+α_-1L_-1+α₁L₁+...+α_k-1L_k-1+α_kL_k，公式3；

其中，L是行号为m的待恢复行的数据，L_-k是行号为m的待恢复行的前K帧的第m行数据，L_k是行号为m的待恢复行的后K帧的第m行数据，α_-k是行号为m的待恢复行的前K帧的第m行数据的加权系数，α_k是行号为m的待恢复行的后K帧的第m行数据的加权系数，其他的依次类推。上述所有加权系数满足也需要满足公式2。

当信号检测单元10检测到当前输入的视频信号的某帧发生了丢失时，把帧丢失的检测结果发送到补偿控制单元14，补偿控制单元14给补偿信号生成单元12发出指令要求恢复出丢失的帧信号。第二补偿信号生成模块122包括第一补偿信号生成子模块和第二补偿信号生成子模块，此时，补偿信号生成单元12的判断模块121会判断连续丢失的帧信号的数目是否小于预定阈值，当判断模块121确定连续丢失的帧信号的数目小于预定阈值且只有一个帧发生丢失时，视频信号的恢复方法是第二补偿信号生成模块122中的第一补偿信号生成子模块根据公式4将待恢复帧信号之前的n帧信号和待恢复帧信号之后的n帧信号进行加权计算得到待恢复帧信号；将待恢复帧信号之前的n帧信号和待恢复帧信号之后的n帧信号是从信号缓存单元11中获取的。

F＝α_-nF_-n+α_-n+1F_-n+1+...+α_-1F_-1+α₁F₁+...+α_n-1F_n-1+α_nF_n，公式4；

其中，F为待恢复帧的数据，F_-n是待恢复帧之前的第n帧，F_n是待恢复帧之后的第n帧，α_-n是待恢复帧之前的第n帧的加权系数，α_n是待恢复帧之后的第n帧的加权系数，其他的依次类推。上述加权系数满足公式5；

α_-n+α_-n+1+...+α_-1+α₁+...+α_n-1+α_n＝1，公式5。

当信号检测单元10检测到当前输入的视频信号有连续多帧发生了丢失，图2为本发明实施例的视频信号补偿装置中丢失连续帧的视频信号序列示意图，如图2所示，在一个输入的视频信号序列中，虚线表示的是丢失的帧，连续丢失的帧的总数目是m，m的确定方法可以参见信号检测单元10的功能描述。假设第一个丢失的帧是F_n，F_n+m-1是丢失的帧中的最后一个帧，即，在从帧信号F_n开始，到帧信号F_n+m-1为止，连续丢失m个帧信号，其中m大于1且小于预定阈值的情况下，视频信号的恢复方法是：

1、第二补偿信号生成模块122中的第二补偿信号生成子模块首先恢复F_n和F_n+m-1，恢复F_n和F_n+m-1时使用的是F_n之前和F_n+m-1之后的输入完整的帧原始信号，即，根据公式6将F_n之前的q帧信号和F_n+m-1之后的p帧信号进行加权计算得到F_n和F_n+m-1，其中，p和q为常数；F_n之前的q帧信号和F_n+m-1之后的p帧信号是从信号缓存单元11中获取的。

2、其次是恢复F_n+1和F_n+m-2，恢复F_n+1和F_n+m-2时使用到F_n之前和F_n+m-1之后的输入完整的帧信号，还需要使用刚恢复出来的F_n和F_n+m-1信号，即，将F_n之前的q帧信号、F_n+m-1之后的p帧信号、F_n和F_n+m-1进行加权计算得到F_n+1和F_n+m-2；

3、接下来依次恢复F_n+2和F_n+m-3、F_n+3和F_n+m-4等信号对，这些信号对的恢复都使用到此前刚恢复的帧信号。

4、依照上述方法，以此类推，直到获取所有丢失的待恢复帧信号为止。

公式6可以如下表示：

F_n+k＝α_n-qF_n-q+...+α_nF_n+...+α_n+k-1F_n+k-1+α_n+m-kF_n+m-k+...+α_n+m-1F_n+m-1+...+α_n+m+p F_n+m+p；

其中，F_n+k为待恢复帧的数据，0≤k＜m，F_n-q是F_n之前的第q帧，F_n+m+p是F_n+m-1之后的第p帧，α_n-q是Fn之前的第q帧的加权系数，α_n+m+p是F_n+m-1之后的第p帧的加权系数，其他的依次类推。上述加权系数满足公式7；

α_n-q+...+α_n+...+α_n+k-1+α_n+m-k+...+α_n+m-1+...+α_n+m+p＝1，公式7。

从公式6中可以看到，在恢复F_n+k时，除了使用到F_n之前和F_n+m-1之后的帧信号外，还使用到F_n+k前后恢复出来的帧信号。

当补偿控制单元14从信号检测单元10得到输入的视频信号连续丢失帧的数量大于预定阈值时，采用从前后完整的帧恢复出丢失的帧可能会出现失真，在这种情况下补偿控制单元14给信号补偿单元13发出指令，信号补偿单元13从补偿信号生成单元12的关键帧捕获缓存模块中取出关键帧输出，在这段图像丢失的时间内，关键帧以一定的时间间隔输出，保证了输出视频信号的连续性和较好的主观体验。关键帧捕获缓存模块根据场景变换参数、场景运动的剧烈程度参数或图像帧的色彩参数从信号缓存单元缓存的视频信号中获取关键帧，并进行保存。也就是说，关键帧捕获缓存模块自动从信号缓存单元11所缓存的正常的图像序列中搜索具备象征意义的图像帧。需要说明的是，关键帧的象征意义是指关键帧是其所在序列的典型图像帧，能够代表所在序列的典型的景物、人物、色彩等。关键帧可以是时间上连续的，也可以是时间上离散的。此外，关键帧的数量可以根据实际的使用情况来确定。

信号补偿单元13

信号补偿单元13所完成的功能是在补偿控制单元14的控制下，把补偿信号生成单元12生成的补偿信号插入到输入的视频信号中，起到补偿输入信号的作用。正常情况下，信号补偿单元13从信号缓存单元11顺序读出正常的视频信号输出；当信号检测单元10检测到有信号丢失时，补偿控制单元14会给信号补偿单元13发出指令，让信号补偿单元13从补偿信号生成单元12中读出补偿信号，然后在所丢失的行或者帧的正确时间位置输出补偿信号。

补偿控制单元14

补偿控制单元14接收信号检测单元10输出的输入视频信号丢失/恢复信息，根据这个信息去控制补偿信号的生成，同时控制补偿信号的输出，以完成对视频信号的补偿。

当补偿控制单元14接收信号检测单元10输出的输入视频行信号丢失信息时，补偿控制单元14给补偿信号生成单元12发出指令，让补偿信号生成单元12中的第一补偿生成模块120从已经缓存的视频信号中恢复出所丢失的行信号；然后补偿控制单元14给信号补偿单元13发出指令，让信号补偿单元13在丢失行的位置插入第一补偿生成模块120所恢复出所丢失的行信号，完成行信号补偿的功能。

当补偿控制单元14接收信号检测单元10输出的输入视频帧信号丢失信息，且连续丢失的帧信号数目小于预定阈值时，补偿控制单元14给补偿信号生成单元12的第二补偿信号生成模块122发出指令，让第二补偿信号生成模块122从已经缓存的视频信号中恢复出所丢失的帧信号；然后补偿控制单元14给信号补偿单元13发出指令，让信号补偿单元13在丢失帧的位置插入第二补偿信号生成模块122所恢复出所丢失的帧信号，完成帧信号补偿的功能。

当补偿控制单元14接收信号检测单元10输出的输入视频帧信号丢失信息，且连续丢失的帧信号数目大于预定阈值时，补偿控制单元14给补偿信号生成单元12的关键帧捕获缓存模块123发出指令，让关键帧捕获缓存模块123从已经缓存的视频信号中抽取出具有代表性的场景组成一个图像的序列(上述关键帧)；然后补偿控制单元14给信号补偿单元13发出指令，让信号补偿单元13输出关键帧捕获缓存模块123所生成的补偿序列，从而完成帧信号补偿的功能。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过上述的处理，可以有效地对频繁而短暂中断的视频信号进行补偿，使视频信号重新变得完整、连续和稳定，能够给观众较好的主观体验，同时保证了编码装置不会受到冲击。

根据本发明的实施例，提供了一种视频信号补偿系统，图3是本发明实施例的视频信号补偿系统的结构示意图，如图3所示，本实施例具体包括：信号输入装置31和视频信号补偿装置32。

其中信号输入装置31用于输入视频输入信号；

视频信号补偿装置32用于当检测到信号输入装置31输入的视频输入信号发生信号丢失时，根据缓存的视频信号，获取补偿信号，以及，将补偿信号插入到视频输入信号中。

视频信号补偿装置32的具体结构可以参见图1所示的实施例，在此不再赘述。

本实施例提供的视频信号补偿系统可以有效地对频繁而短暂中断的视频信号进行补偿，使视频信号重新变得完整、连续和稳定，能够给观众较好的主观体验，同时保证了编码装置不会受到冲击。

根据本发明的实施例，提供了一种视频信号补偿方法，图4是本发明实施例的视频信号补偿方法的流程图，如图4所示，根据本发明实施例的视频信号补偿方法包括：

步骤401，当检测到视频输入信号发生信号丢失时，根据缓存的视频信号，获取补偿信号；

具体地，可以通过检测视频输入信号的行同步信号和/或帧同步信号对视频输入信号进行检测。

在此步骤中，在视频输入信号发生信号丢失时可以分为三种情况，并针对三种情况使用不同的处理方式进行处理。在下述实施例中将进行详细说明。

步骤402，将补偿信号插入到视频输入信号中。

通过上述处理，可以有效地对频繁而短暂中断的视频信号进行补偿，使视频信号能够完整、连续和稳定地输出，给观众较好的主观体验，并保证了编码装置不会受到频繁中断的编码码流冲击。

下面，对本发明实施例的上述处理过程进行详细的说明。

步骤1，通过检测视频输入信号的行同步信号和/或帧同步信号对视频输入信号进行检测；

步骤2，在视频输入信号正常的情况下，缓存最近输入的视频输入信号；但是，当视频输入信号异常(例如，出现行、帧丢失)时，缓存异常信号所在帧信号之前的几帧视频输入信号，并继续等待并缓存异常信号所在帧之后的几帧视频输入信号。只缓存正常的视频信号，并保证缓存的视频信号是最新的视频信号。

步骤3，检测到视频输入信号发生信号丢失；

具体地，在实际应用中，视频输入信号发生信号丢失可以包括以下三种情况：

1、在检测到行同步信号丢失时，可以确定为视频输入信号的局部行丢失；

2、在检测到帧同步信号连续丢失的帧数目小于预先设置的预定阈值时，可以确定为视频输入信号的短时间帧丢失；

3、在检测到帧同步信号连续丢失的帧数目大于等于上述预定阈值时，可以确为视频输入信号的长时间帧丢失。

在确定了视频输入信号的丢失属于上述哪种情况后，就可以根据视频输入信号丢失的不同情况分类别进行补偿，具体地：

当检测到视频输入信号发生局部行信号丢失的情况时，执行步骤4；

当检测到视频输入信号发生帧信号丢失的情况时，执行步骤5。

步骤4，根据缓存的视频信号，采用帧内补偿方式或帧间补偿方式获取丢失的待恢复行信号；

具体地，采用帧内补偿方式获取丢失的待恢复行信号包括：

根据公式8将待恢复行信号的前K行数据和待恢复行信号的后K行数据进行加权计算得到待恢复行信号。其中待恢复行信号的前K行数据和待恢复行信号的后K行数据是缓存的视频信号中获得的。

L＝α_-kL_-k+α_-k+1L_-k+1+...+α_-1L_-1+α₁L₁+...+α_k-1L_k-1+α_kL_k，公式8；

其中，L为待恢复行的数据，L_-k是待恢复行之前的第K行数据，L_k是待恢复行之后的第K行数据，α_-k是待恢复行之前的第K行数据的加权系数，α_k是待恢复行之后的第K行数据的加权系数；其中，上述所有的加权系数满足公式9；

α_-k+α_-k+1+...+α_-1+α₁+...+α_k-1+α_k＝1，公式9。

此外，采用帧间补偿方式获取丢失的待恢复行信号包括：

根据公式10将待恢复行信号所在帧的前K帧的第m行数据和待恢复行信号所在帧的后K帧的第m行数据进行加权计算得到待恢复行信号，其中，待恢复行信号的行号为m。待恢复行信号所在帧的前K帧的第m行数据和待恢复行信号所在帧的后K帧的第m行数据是缓存的视频信号中获得的。

L＝α_-kL_-k+α_-k+1L_-k+1+...+α_-1L_-1+α₁L₁+...+α_k-1L_k-1+α_kL_k，公式10；

其中，L是行号为m的待恢复行的数据，L_-k是行号为m的待恢复行的前K帧的第m行数据，L_k是行号为m的待恢复行的后K帧的第m行数据，α_-k是行号为m的待恢复行的前K帧的第m行数据的加权系数，α_k是行号为m的待恢复行的后K帧的第m行数据的加权系数，上述所有加权系数满足也需要满足公式9。

步骤5，首先判断连续丢失的帧信号的数目是否小于预定阈值；如果确定连续丢失的帧信号的数目小于预定阈值，则根据缓存的视频信号，获取丢失的待恢复帧信号；

具体地，在连续丢失的帧信号的数目等于1的情况下：根据公式11将待恢复帧信号之前的n帧信号和待恢复帧信号之后的n帧信号进行加权计算得到待恢复帧信号；待恢复帧信号之前的n帧信号和待恢复帧信号之后的n帧信号是缓存的视频信号中获得的。

F＝α_-nF_-n+α_-n+1F_-n+1+...+α_-1F_-1+α₁F₁+...+α_n-1F_n-1+α_nF_n，公式11；

其中，F为待恢复帧的数据，F_-n是待恢复帧之前的第n帧，F_n是待恢复帧之后的第n帧，α_-n是待恢复帧之前的第n帧的加权系数，α_n是待恢复帧之后的第n帧的加权系数；上述加权系数满足公式12；

α_-n+α_-n+1+...+α_-1+α₁+...+α_n-1+α_n＝1，公式12。

在从帧信号F_n开始，到帧信号F_n+m-1为止，连续丢失m个帧信号，其中m大于1且小于等于预定阈值的情况下：

根据公式13将F_n之前的q帧信号和F_n+m-1之后的p帧信号进行加权计算得到F_n和F_n+m-1，其中，p和q为常数；F_n之前的q帧信号和F_n+m-1之后的p帧信号是缓存的视频信号中获得的。

将F_n之前的q帧信号、F_n+m-1之后的p帧信号、F_n和F_n+m-1进行加权计算得到F_n+1和F_n+m-2；

以此类推，直到获取所有丢失的待恢复帧信号为止。

F_n+k＝α_n-qF_n-q+...+α_nF_n+...+α_n+k-1F_n+k-1+α_n+m-kF_n+m-k+...+α_n+m-1F_n+m-1+...+α_n+m+pF_n+m+p，公式13；

其中，F_n+k为待恢复帧的数据，0≤k＜m，F_n-q是F_n之前的第q帧，F_n+m+p是F_n+m-1之后的第p帧，α_n-q是F_n之前的第q帧的加权系数，α_n+m+p是F_n+m-1之后的第p帧的加权系数；上述加权系数满足公式14；

α_n-q+...+α_n+...+α_n+k-1+α_n+m-k+...+α_n+m-1+...+α_n+m+p＝1，公式14。

如果确定连续丢失的帧信号的数目大于预定阈值，此时如果进行视频输入信号恢复，恢复出丢失的帧信号失真可能比较大，这个时候再采用恢复的帧来进行补偿会导致较差的主观体验。所以，在这种情况下不再使用帧恢复补偿的方法，而是改用插入另外信号的方式来补偿所丢失的视频信号，也就是说，在上述情况下，需要根据预先缓存的视频信号，获取关键帧。

具体地，在实际应用中，可以根据场景变换参数、场景运动的剧烈程度参数或图像帧的色彩参数从预先缓存的视频信号中获取关键帧。为了保证所插入的信号内容与最近播出的节目内容相关联，这时所插入的信号应该是从最近播出的节目中抽取出来的。

步骤6，将补偿信号插入到视频输入信号中。

具体地，如果为局部行丢失，需要将恢复的行信号插入到视频输入信号对应的行位置；如果是短时间帧丢失，需要将恢复的帧信号插入到视频输入信号对应的帧位置，如果是长时间帧丢失，则长时间帧丢失。

综上所述，借助于本发明的技术方案，可以有效地对频繁而短暂中断的视频信号进行补偿，使视频信号重新变得完整、连续和稳定，能够给观众较好的主观体验，当应用于对输入视频信号很敏感的编码装置时，保证了编码装置不会受到频繁中断的编码码流冲击。

结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种视频信号补偿方法，其特征在于，包括：

当检测到视频输入信号发生信号丢失时，判断连续丢失的帧信号的数目是否小于预定阈值，并根据缓存的视频信号，获取补偿信号；

其中若连续丢失的帧信号的数目小于预定阈值，所述根据缓存的视频信号，获取补偿信号包括：根据所述缓存的视频信号，获取丢失的待恢复帧信号；

否则，所述根据缓存的视频信号，获取补偿信号包括：根据缓存的视频信号，获取关键帧；

将所述补偿信号插入到所述视频输入信号中。

2.根据权利要求1所述的视频信号补偿方法，其特征在于，所述根据缓存的视频信号，获取丢失的待恢复帧信号包括：

在所述连续丢失的帧信号的数目等于1的情况下：

将待恢复帧信号之前的n帧信号和所述待恢复帧信号之后的n帧信号进行加权计算得到所述待恢复帧信号，n为自然数；

在从帧信号F_n开始，到帧信号F_n+m-1为止，连续丢失m个帧信号，其中m大于1且小于等于所述预定阈值的情况下：

将所述F_n之前的q帧信号和所述F_n+m-1之后的p帧信号进行加权计算得到所述F_n和所述F_n+m-1，其中，p和q为自然数；

将所述F_n之前的q帧信号、所述F_n+m-1之后的p帧信号、所述F_n和所述F_n+m-1进行加权计算得到F_n+1和F_n+m-2；

以此类推，直到获取所有丢失的待恢复帧信号为止。

3.根据权利要求1所述的视频信号补偿方法，其特征在于，所述根据缓存的视频信号，得到关键帧，具体包括：

根据场景变换参数、场景运动的剧烈程度参数或图像帧的色彩参数从所述缓存的视频信号中获取所述关键帧。

4.根据权利要求1所述的视频信号补偿方法，其特征在于，所述检测到视频输入信号发生信号丢失包括：

通过检测所述视频输入信号的行同步信号或帧同步信号检测到视频输入信号发生信号丢失。

5.根据权利要求1所述的视频信号补偿方法，其特征在于，所述检测到所述视频输入信号发生帧信号丢失包括：

检测所述视频输入信号的帧同步信号；

如果在r个帧周期没有检测到所述视频输入信号的帧同步信号，获知连续丢失的帧信号的数目为r，r为自然数。

6.一种视频信号补偿装置，其特征在于，包括：

补偿信号生成单元，用于当检测到视频输入信号发生信号丢失时，根据缓存的视频信号，获取补偿信号；

信号补偿单元，用于将所述补偿信号插入到所述视频输入信号中；

所述补偿信号生成单元具体包括：

第一补偿信号生成模块，用于当检测到所述视频输入信号发生局部行信号丢失时，根据所述缓存的视频信号，采用帧内补偿方式或帧间补偿方式获取丢失的待恢复行信号；

判断模块，用于当检测到所述视频输入信号发生帧信号丢失时，判断连续丢失的帧信号的数目是否小于预定阈值；

第二补偿信号生成模块，用于在所述判断模块判断为是的情况下，根据所述缓存的视频信号，获取丢失的待恢复帧信号；

关键帧捕获缓存模块，用于在所述判断模块判断为否的情况下，根据所述缓存的视频信号，获取关键帧并保存。

7.根据权利要求6所述的视频信号补偿装置，其特征在于，所述第一补偿信号生成模块具体包括：

帧内补偿模块，用于将所述待恢复行信号的前K行数据和所述待恢复行信号的后K行数据进行加权计算得到所述待恢复行信号，K为自然数；

或者，帧间补偿模块，用于将所述待恢复行信号所在帧的前K帧的第m行数据和所述待恢复行信号所在帧的后K帧的第m行数据进行加权计算得到所述待恢复行信号，其中，所述待恢复行信号的行号为m，K为自然数。

8.根据权利要求6所述的视频信号补偿装置，其特征在于，所述第二补偿信号生成模块具体包括：

第一补偿信号生成子模块，用于在所述连续丢失的帧信号的数目等于1的情况下，将待恢复帧信号之前的n帧信号和所述待恢复帧信号之后的n帧信号进行加权计算得到所述待恢复帧信号，n为自然数；

第二补偿信号生成子模块，用于在从帧信号F_n开始，到帧信号F_n+m-1为止，连续丢失m个帧信号，其中m大于1小于等于所述预定阈值的情况下，将所述F_n之前的q帧信号和所述F_n+m-1之后的p帧信号进行加权计算得到所述F_n和所述F_n+m-1，其中，p和q为自然数；随后，将所述F_n之前的q帧信号、所述F_n+m-1之后的p帧信号、所述F_n和所述F_n+m-1进行加权计算得到F_n+1和F_n+m-2；以此类推，直到获取所有丢失的待恢复帧信号为止。

9.根据权利要求6所述的视频信号补偿装置，其特征在于，所述关键帧捕获缓存模块具体用于根据场景变换参数、场景运动的剧烈程度参数或图像帧的色彩参数从所述缓存的视频信号中获取所述关键帧，并进行保存。

10.根据权利要求6所述的视频信号补偿装置，其特征在于，还包括：

信号检测单元，用于检测所述视频输入信号；

信号缓存单元，用于缓存所述视频信号。

11.根据权利要求10所述的视频信号补偿装置，其特征在于，还包括：

补偿控制单元，用于对所述补偿信号生成单元生成补偿信号及所述信号补偿单元将所述补偿信号插入到所述视频输入信号中进行控制。

12.一种视频信号补偿系统，其特征在于，包括：

信号输入装置，用于输入视频输入信号；

视频信号补偿装置，用于当检测到所述信号输入装置输入的视频输入信号发生信号丢失时，判断连续丢失的帧信号的数目是否小于预定阈值，并根据缓存的视频信号，获取补偿信号；

其中若连续丢失的帧信号的数目是否小于预定阈值，所述根据缓存的视频信号，获取补偿信号包括：根据所述缓存的视频信号，获取丢失的待恢复帧信号；

否则，所述根据缓存的视频信号，获取补偿信号包括：根据缓存的视频信号，获取关键帧；

以及，将所述补偿信号插入到所述视频输入信号中。

Images