CN1774924A - 防止在视频序列中误差传播的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种构建视频图像序列的方法。当使用误差校正技术构建预测区域时，忽略视频图像区域，这是假设用作为预测器构建对应在视频序列中的第二图像(405)。本发明应用对应来自视频序列中的作为选择的图像的区域的信息为预测区域的替代(410)。此替代的信息用作根据视频解码运算预测性的构建块的基础(415)。

Description

防止在视频序列中误差传播的方法和设备
技术领域
本发明涉及转发在解码运算的视频图像序列中的校正误差的字段。
背景技术
随着通信网络(网络结构)的发展，如因特网和广泛接受的宽带连接，客户对能选择并能通过通信网络根据需求传递的视频和音频服务(例如，电视节目，电影，电视会议，无线电节目)有需求。由于带宽限制和通常用于流媒体传递的通信网络的冲击性质，称为媒体目标或流音频/视频的视频服务常常遇到质量问题。因此，流媒体传递系统的设计必须考虑用于传递媒体目标的多媒体数字信号编解码器(编码器/解码器程序)，出现在传递的媒体目标中的业务质量(QoS)问题，和在通信网络上用于传递媒体目标的信息的传输，如信号中传递的音频和视频数据。
多媒体数字信号编解码器典型的通过软件和硬件的组合实现。此系统用于编码在通信网络的发送终端表示媒体目标的数据，或解码在通信网络的接收器终端的数据。多媒体数字信号编解码器的设计考虑包括如在网络上的带宽可缩放性，编码/解码数据的计算复杂性，网络损失(数据的损失)的复原能力，和发送表示流媒体的数据的编码器/解码器等待时间。利用离散余弦变换(DCT)(例如，H.263+)和非DCT技术(例如，小波，整数变换，和分形)的共同使用的多媒体数字信号编解码器是考虑那些上面详细说明的问题的多媒体数字信号编解码器的例子。因为通过通信网络可用的有限的带宽，多媒体数字信号编解码器也用于压缩和解压缩数据。
通常使用的基于如MPEG-2(运动图像标准组标准ISO/IEC13818-1：2000)和ITU-TH.264/MPEG AVC(ISO/IEC 14496-10)标准的多媒体数字信号编解码器的视频压缩视频数据为视频图像序列，或利用如已知技术的内部-帧和中间-帧编码的技术的图像。当执行中间-帧编码时，各视频图像序列有至少一个参考图像，使用其它视频数据和根据选择的视频标准的编解技术，参考图像用作构建在视频序列中其它图像的基础。此外，视频多媒体数字信号编解码器使用称为误差隐蔽的技术掩盖接收的视频图像的数据的误差，其中使用来自参考图像的数据隐蔽或代替在此视频图像中不合适的数据。
当为了误差隐蔽使用来自参考图像的数据时，参考图像的数据本身可以是不完整的或被破坏的。因此，多媒体数字信号编解码器可非故意地使用来自参考图像的被破坏的数据，产生在视频图像序列中的其它图像，其中被破坏的数据在产生的图像中引起进一步的误差传播。因此，有在视频图像序列中最小化误差传播，同样的最小化显示的视频图像的不可靠的视频多媒体数字信号编解码器是理想的。
发明内容
本发明的目的是提供一种构建视频图像序列的方法。
当使用误差校正技术构建视频图像时，忽视预测在视频序列中的视频图像的预测器图像。本发明应用来自序列中的其它图像的信息为参考图像，预测要构建的视频图像。其它图像表示预测视频图像的至少一个区域的参考图像。
附图说明
图1是根据本发明的原理工作的数字视频接收系统范例的框图；
图2是根据说明的本发明实施例的视频图像序列；
图3是根据说明的本发明实施例的视频图像序列；
图4是说明从表示视频解码运算的视频图像序列的数据构建视频图像的框图。
具体实施方式
如这里使用的，编码和随后发送的有关数据的多媒体表示媒体目标。关于描述编码的音频/视频数据的前或后，贯穿本发明的正文也同义的使用术语信息和数据。术语媒体目标包括音频，视频，文本，多媒体数据文件，和流媒体文件。多媒体文件包括任何文本，图像，视频和音频数据的组合。流媒体包括音频，视频，多媒体，文本，和交互式的数据文件，它们通过因特网或其它通信网络环境传递到用户的设备，并在完成整个文件的传递前在用户的计算机/设备上开始播放。流媒体的一个优点是在下载整个文件前开始播放流媒体文件，节省用户长时间的等待典型地与下载整个文件有关。数字记录的音乐，电影，电影预告片，新闻报道，无线电广播和实况转播都贡献给全球网增加的流内容。此外，通过使用高带宽连接如电缆，DSL，T1线和无线网络(例如，基于蜂窝网络的2.5G或3G)，通信网络费用的降低提供因特网用户对来自新闻组织，好莱坞摄影棚，独立制片人，录音标记，甚至家庭用户本身的流媒体内容更快速的接入。此外，术语视频解码和构建是从视频数据建立或产生视频图像的如块的区域相似的术语。
参考图1，显示本发明的原理工作的数字视频接收系统范例的框图。视频接收器系统包括天线10和输入处理器15，用于接收和数字化具有携带音频，视频和关联的数据调制的广播载波信号，解调器20，用于接收和解调来自输入处理器15的数字输出信号，解码器30输出网格解码的信号，映射成为字节长度数据段，解-隔行扫描，和校正的Reed-Solomon误差。来自解码器30的校正的输出数据是MPEG格式，兼容包含代表多路复用的音频，视频，和数据分量的节目的传输数据流。视频接收器系统还包括通信接口80，它可由电话线，以太网，电缆等连接到服务器83或连接服务器87，因此，视频接收器系统在电话线上可接收各种格式(例如，MPEG，HTML，和/或JAVA)的数据。
处理器25处理从解码器30和/或调制解调器80输出的数据，因此根据由用户通过远程控制单元125输入的请求，处理的数据可在显示单元75上显示或存储在存储介质105中。更特别的是，处理器25包括控制器115，它解释从远程控制单元125通过远程单元接口120接收的请求，并适当的配置处理器25的元件实现用户的请求(例如，信道，全球网网页，和/或屏幕显示(OSD))。在一个范例的模式中，控制器115配置处理器25的元件提供MPEG解码的数据和显示在显示单元75上的OSD。在另一个范例的模式中，控制器115配置处理器25的元件提供MPEG兼容数据流，通过存储设备90和存储接口95存储在存储介质105上。在另一个范例的模式中，控制器115配置其它的通信模式的处理器25的元件，如通过服务器83或连接服务器87接收双向的通信(例如因特网)。
处理器25包括解码PID选择单元45，它识别并将在传输的数据流中选择的数据包从解码器30路由到传输解码器55。从解码器30传输的数据流被多路复用为音频，视频，和传输解码器55的数据分量，并由处理器25的其它元件进一步处理，如下面进一步详细描述的。
提供给处理器25的传输数据流包括数据包，它包含节目信道数据，辅助的系统时序信息，节目特殊信息，如节目内容等级，节目特征屏幕高宽比，和节目指南信息。传输解码器55引导辅助信息数据包到控制器115，它解析，核对，和汇编辅助信息为分层排列的表格。使用汇编的节目特殊信息，识别和汇编包括用户选择的节目信道的单个数据包。系统时序信息包括时间参考指示和关联的校正数据(例如，夏时制指示和调整时间漂移，闰年等的偏移信息)。对解码器转换时间参考指示为建立一天的时间和由节目的播送设备进一步传输节目的日期的时钟(例如，美国东海岸时间和日期)，此时序信息是足够的。对初始化调度节目处理功能如节目播放，节目记录，节目重放，该时钟是有用的。此外，节目特殊信息包括有条件的接入，网络信息，和身份识别，和链接能使图1的系统调整到理想的信道的数据，并汇编数据包形成完全的节目。
传输解码器55对MPEG解码器65提供MPEG兼容的视频，音频，和子-图像流。视频和音频流包含表示选择的信道节目内容的压缩的视频和音频数据。子-图像数据包含有关信道节目内容的信息，如等级信息，节目描述信息等。
MPEG解码器65与随机存储器(RAM)67合作，解码和解压缩来自单元55的MPEG兼容的数据包化的视频和音频数据，并提供解压缩代表象元数据的节目到显示处理器70，以便形成视频图像序列和对应于此视频图像的部分。解码器65也汇编，核对和解译来自单元55的子-图像，产生输出到内部OSD模块(没有显示)的格式化的节目指南数据。OSD模块与RAM67合作处理子-图像数据和其它信息，产生表示子题目，控制的象元映射数据，信息菜单显示包括出现在显示设备75上的可选择的菜单选项和其它项目。显示的控制和信息菜单使得用户能选择要看的节目，安排将来的节目处理功能，包括调整接收选择的要看的节目，在存储介质105上记录节目，从介质105重放节目。
在控制器115的控制下，以重叠象元映射数据的格式产生控制和包括由OSD模块(没有显示)生成的文本和图形的信息显示。在控制器115的控制下，来自OSD模块的重叠象元映射数据与来自MPEG解码器65的数据表示的解压缩象元组合和同步。表示在选择的信道上的视频节目的组合象元映射数据与关联的子-图像数据一起由显示处理器70编码并输出到设备75显示。
本发明的原理可用于陆地，电缆，卫星，DSL，因特网或计算机网络广播系统，在其中可以改变编码类型或调制格式。例如，此系统可包括非-MPEG兼容系统，涉及其它类型的编码数据流和输送节目特殊信息的其它方法。此外，虽然描述公开的系统为处理视频数据，视频数据处理为视频图像序列，这仅是范例。图1的结构不是唯一的。根据本发明的原理可导出其它的结构完成同样的目标。
虽然意识到本发明的概念用于其它的视频编码标准，但使用视频编码标准为MPEG-2的I，B和P图像描述本发明优选的实施例。如在图2中显示的，视频图像序列200包括表示I或P图像的图像205，图像210是P图像，图像215表示P或B图像。图像215是在视频图像序列中的当前图像，其中从来自图像210的信息预测图像215。此预测使用预测区域(如来自一个图像的块/区域)预测性的构建对应于视频图像序列的第二图像的块。
示出了用X2表示的图像215的块选择，其中，如已知的技术一样，利用对应于X2的运动矢量从来自图像210的区域构建此区域。当接收到表示图像210的视频数据时，视频数据包含误差，其中应用误差隐蔽技术删除此误差。不同的误差隐蔽和误差校正技术是已知的技术，该技术可在信号处理图像通信10(1997)249-268页发表的Huifang Sun等写的论文“解码MPEG压缩的视频的误差隐蔽算法”中找到。在本例子中，考虑到至少一个误差隐蔽技术，在图像210中包含X1的块是构建的块。
本发明引入产生误差映射的概念，误差映射存储在保持块的轨迹，和接收的有误差视频图像的段的存储器中。当使用误差隐蔽技术构建图像210时，在此映射中表示由误差隐蔽技术调整的块。映射可作为阵列存在，其中，误差校正的/隐蔽的块用它们在图像中的坐标如(i，j)和在视频图像序列中图像的次序数存储在解码器65中。对本领域的技术人员知道存储此误差映射信息的其它实现方法。
当构建图像215时，查阅映射，考虑到预测区域(例如块)是在图像210中前面误差隐蔽的，做出当前构建的块是否是预测性构建的决定。如果块区域是从图像210前面误差隐蔽的，如用块Y1表示的，使用来自另一视频图像的如图像205的信息构建图像215受到影响的块。因此，构建在图像215中用X2表示的块的信息使用来自图像205中用Y0表示的块区域的信息作为预测块而不是来自图像210的Y1。对于本发明的目的，在此公开中描述的能用作预测区域的图像的区域可以取实现本发明的原理要求的块，宏块，圆圈，或任何其它的多边形的形式。
在本发明中，在图像210中用X2表示的块表示考虑到误差隐蔽技术构建的区域，其中，指出此误差的信息记录在误差映射中。
当考虑到对应的运动矢量构建块时，本发明的实施例考虑所用假设的预测块是否构建性的预测：构建的块受到误差隐蔽运算的影响。例如，在图像215中块X2有对应的运动矢量，其中，考虑到运动矢量和图像210的预测器块X1产生假设的块X2。本发明查阅误差映射，以决定图像210的块X1是否由使用误差隐蔽运算构建。如果此情况是真，本发明利用来自块X0的信息和运动矢量构建块X2。如果此情况不是真，本发明使用来自图像210的信息构建块X2。在本发明的优选实施例中，对应于块的运动矢量(例如，X2)相对于要构建的块(X2)的距离换算，使用来自参考图像的块(X0)修改运动矢量。根据本发明的原理可使用换算此运动矢量的任何其它方法。术语“距离”从MPEG-2是已知的，以便描述在图像序列中两个图像之间的相对时间参考值。
在本发明的可选择的实施例中，如果当构建此参考图像时超过对应误差数的预先确定的数，本发明排除使用作为参考图像的图像。因此，在本发明中，如果图像210包括考虑到误差隐蔽技术产生的块数，图像215的构建利用来自图像205的视频信息作为预测器区域而不是假设使用的来自图像210的预测区域。
本发明也可选择的使用图像205和210作为图像215的参考图像，如现有技术已知的试验，当构建对应图像215的块时，使用边缘-平滑试验确定哪个参考图像产生较好的结果。有较好结果的参考图像用作构建图像215的块的基础。
当使用权重因子互相构建图像时，考虑到误差隐蔽的图像和要构建的图像之间与选择的参考图像和要构建的图像的相对距离，本发明可换算此权重因子。在本发明说明的实施例中，图像210使用误差隐蔽技术构建图像。因此，当产生图像215时，基于图像215和图像210之间的相对距离与从图像205(用作参考图像，因为图像210有误差)到图像215的距离的比较，使用和换算图像210的权重因子。
当实现双预测编码运算构建视频图像时，使用本发明的原理。参考图3，视频图像序列300呈现是I，P或B图像的图像305和315，图像310是B图像。在本例子中，使用来自图像305和315的信息构建图像310。在使用误差隐蔽技术构建图像305的区域的情况中(在图像305中的块A1)，本发明利用来自图像315的信息为参考图像(块A3)预测图像310的可应用的区域(块A2)。当使用误差隐蔽技术构建图像315时，本发明的实施例的原理也应用到使用图像305预测图像310的地方。考虑到图像305，不是图像315，在此情况中本发明预测的构建图像310的块。
本发明可选择的实施例存在为从视频图像的其它图像序列构建双预测的图像。参考图3，图像305有使用误差隐蔽技术构建的图像的区域。图像305的块C1是误差隐蔽运算影响的图像的区域。当构建图像310时，在图像302是I，P或B图像的任一个的情况中，从本发明说明的实施例使用来自图像305前的前面的图像的信息。因此，考虑到来自图像302的块C0，并使用来自图像305和来自块C3的通常的预测器，调整对应块C2的运动矢量，平均两个预测器构建双预测图像310的块C2。
当在两个列出的构建B型图像的实施例之间选定时，可考虑图像305和315两者的权重因子来决定哪个技术产生较好的结果。如果图像315的权重因子大于图像305的权重因子，单独使用来自图像315对应的块作为产生图像310的对应块的预测的块。否则，使用图像302的对应块双预测地构建图像310而不是用适当换算正常使用图像315的对应的块的权重因子的图像305。
图4显示如上面描述的从表示视频图像序列的数据构建视频图像的实施例的框图。由解码器65执行步骤405，确定用于构建对应视频图像的块的对应预测图像(如块)的区域是否由使用误差隐蔽或误差校正技术构建。例如，解码器65可使用上面描述的误差映射获得此运算，虽然可使用上面描述的任何技术。在此范例中考虑构建的块可以有不是方的形状，例如，根据构建此块的视频标准的要求，实际上，块可以是矩形，圆形，或任何其它类型的多边形。例如，当构建此区域时，通常产生图像215对应块(作为预测器区域)的图像210的区域要求误差隐蔽。
如果真，那么步骤410，解码器65从用作为参考图像的视频图像序列选择图像，以便预测地构建对应视频图像的块。为了预测地构建块，这也可以有本发明在视频图像前或后选择图像。根据上面描述的实施例可做此确定。在本范例中，选择图像205作为可选择的图像，并从可选择的图像选择可选择的预测器区域。
通过使用对应参考图像的视频数据代替使用误差隐蔽/校正运算构建的预测图像的区域，步骤415是实际地构建对应视频图像的块。因此，解码器65使用区域如来自参考图像的块作为可选择的预测器区域构建对应视频图像的区域而不使用预测图像的区域。完成本范例时，使用图像205的区域预测地构建对应视频图像的块而不使用来自校正了误差的图像210的区域。如果图像是双预测编码的，根据上面描述的原理，第二可选择的图像可用在预测解码处理中。
本发明可嵌入计算机实现的过程和实践那些过程的设备。本发明也可用嵌入计算机程序代码的形式嵌入在有形介质中，如软盘，只读存储器(ROM)，CD-ROM，硬驱动，高密度盘，或任何其它计算机可读的存储介质。其中，当装入计算机程序代码并由计算机执行时，计算机成为实践本发明的设备。本发明也可嵌入计算机程序代码的形式，例如，不管存储在存储介质中，装入和/或由计算机执行，或在一些传输介质上传输，如在电线或电缆上，通过光纤，或通过电磁辐射，其中，当装入计算机程序代码并由计算机执行时，计算机成为实践本发明的设备。当在一般用途的处理器上实现时，计算机程序代码分段配置处理器，以建立特殊的逻辑电路。

Claims (15)

1.一种从表示视频图像序列的视频数据构建视频图像块的方法，包括步骤：
确定(405)使用误差校正构建的可预测图像的至少一个区域；
选择(410)来自视频图像序列的可选择的图像作为参考图像，预测地构建块；
使用对应参考图像的数据代替使用误差校正构建的可预测的图像的至少一个区域构建视频块，以便预测地构建视频块。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于至少一个区域对应至少块、宏块和多边形中的一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述确定步骤使用误差映射，确定由误差校正构建的可预测图像的至少一个区域。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述构建步骤，通过使用来自代替图像的块的信息并考虑来自代替图像的块换算运动矢量，修改对应视频图像的块的运动矢量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述构建步骤使用来自参考图像的块代替来自考虑到误差校正构建的预测的图像的块；使用来自参考图像的块作为构建视频图像的块的预测运算的基础。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述预测运算关联来自从B图像，P图像和I图像中的至少一个选择的参考图像构建的B图像。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述参考图像顺序地位于视频图像序列中的预测图像前。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述构建步骤使用来自代替图像的块的信息和换算的运动矢量修改对应视频图像的块的运动矢量，根据视频图像和利用在图像序列中的对应图像的相对时间参考值的参考图像之间的距离，由运算运动矢量确定运动矢量。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当确定的误差数超过误差校正预测图像时，使用来自参考图像的区域作为构建视频图像的预测器。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：
使用构建视频图像的参考图像的试验结果和使用构建视频图像的预测图像的试验结果，执行边缘-平滑试验；
考虑来自边缘-平滑试验的结果，在预测图像和参考图像之间选择。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述构建步骤使用权重因子预测性地构建视频图像，从对应预测的图像的权重因子改变权重因子，以改变对应参考图像的权重因子。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述构建步骤使用权重因子预测性地构建视频图像，从对应预测的图像的权重因子计算权重因子，并基于以下内容换算权重因子：
预测的图像和在视频图像序列中的视频图像之间的相对距离到参考图像和在视频图像序列中的视频图像之间的相对距离。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于
视频图像是使用来自参考图像和预测的图像的数据双预测性地编码图像；
对应视频图像的块的构建步骤是使用来自参考图像的数据代替来自预测图像的数据的解码运算。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于
视频图像是使用来自参考图像和预测图像双预测性地编码的图像；
构建的块有对应它自己的运动矢量，其中，使用有运动矢量的预测图像的区域构建块；
使用来自第二可选择的图像的区域，调整对应要构建的块的运动矢量；
使用来自参考图像的表示预测器区域的数据和调整的运动矢量，预测性地构建要构建的块。
15.一种从表示用于解码运算的视频图像序列的视频数据构建对应视频图像的块的设备，包括：
装置，用于确定(405)使用误差校正构建的预测图像的至少一个区域，其中，此区域将用作为构建对应视频图像的块的预测区域；
装置，从视频图像序列选择可选择的图像为参考图像(410)，预测性地构建块；
装置，使用对应参考图像的数据代替使用误差校正构建的预测的图像的至少一个区域，预测性地构建视频块(415)。
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