專利名稱：一種圖像處理中的差錯隱藏算法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理方法，尤其涉及一種圖像處理中的差錯隱藏算法。
背景技術：
在進行傳輸壓縮視頻信息的過程中，由于非理想的信道條件，尤其是在無線的信道中，通常會有多路徑傳輸時延與衰落效應以及多普勒頻移的存在，因此，傳輸出錯是不可避免的。這些錯誤可以分為以下幾類:1)有線或無線信道在傳輸比特流中引入的隨機比特誤碼，2)由于網(wǎng)絡阻塞、有線IP網(wǎng)絡中的“盡最大努力交付”(Best Effort)傳輸而引入的數(shù)據(jù)包的丟失；3)在無線信道傳輸中，由于多徑傳播而導致的突發(fā)誤碼。但是，由于壓縮后的視頻數(shù)據(jù)對碼元錯誤十分敏感，少量碼元的錯誤就很可能導致后續(xù)的大批碼元無法正確解碼而必須被丟棄。這將極大地降低解碼端重構視頻的質量。于是，就產(chǎn)生了差錯隱藏技術。它的原理是使用丟失信息的塊和正確接收到的視頻像素間的相關性來估計和補償丟失塊中的像素值。對于差錯隱藏技術，目前已經(jīng)提出了很多特定的基于空間域或時間域的隱藏算法。這些算法的一般思想是利用所在的視頻序列中的時間和空間上冗余或相關性來估計錯誤或丟失的塊。對于空間域的差錯隱藏技術，它一般針對幀內編碼，最常用的方法是利用離損壞宏塊最近的正確接收到的像素值進行雙線性內插來估計丟失信息的像素值。z.Alkachouh等提出了一種基于DCT變換的內插方法。該方法利用8個邊界像素來計算丟失的像素值。
H.Sun等提出使用映射估計因子來恢復丟失信息的塊。然而，該方法的計算復雜性是相當高的。對于時間域的差錯隱藏技術，他們的基本思想是使用視頻幀之間的在時間上的相關性來進行差錯隱藏。當參考幀和當前幀有很強的相關性的時候，這些方法可以得到比較好的效果。但是，這些方法需要尋找或估計丟失宏塊的運動信息。一般情況下，由于采用的是可變長熵編碼，運動矢量信息很可能同時丟失，此時需要對運動矢量重新進行估計。有些方法是利用相鄰的塊中的運動矢量來估計當前塊的運動矢量。Haskell等人使用相鄰宏塊的運動矢量的中值來估計丟失塊的運動矢量。Lam等人提出了一種邊界匹配算法。這種算法是基于丟失宏塊周圍一個像素寬的正確接受到的像素值來匹配參考幀中的像素值，以尋找參考幀中的最優(yōu)匹配塊。這種方法的缺點在于通常情況下這些像素值的信息不足以準確地估計丟失的運動矢量。當丟失塊中有傾斜的邊緣或較大的像素值的變化時，這個算法就不能取得一個性能好的對運動矢量的估計值。在SunHui, Zhou Hongxia, “Study on EdgeDetection Technique in Image Processing,，，(J.vol.15,n0.10,pp.477-479, Jul.2002)這一文章中，提出了在編碼端嵌入一些基于決策樹的先驗信息以在解碼端輔助差錯隱藏。這個方法能通過嵌入一些比特來提高差錯隱藏的性能。但是，這個方法需要添加額外的比特，同時，當這些輔助信息在無線或是IP網(wǎng)絡中傳輸時，和原始編碼信息一樣，不能保證這些輔助信息的正確接受。因此，不能保證這個方法的魯棒性。
綜上所述，在現(xiàn)有的差錯隱藏算法中，它們有一個共同的缺陷:差錯隱藏后的圖像過于平滑。這是因為在已有的空間域差錯隱藏算法中，在丟失塊內的插值損失了塊內的圖像邊緣信息，而在已有的時間域的差錯隱藏算法中，經(jīng)常會造成圖像邊緣的錯位和不連續(xù)。因為人眼對于圖像邊緣信息的差錯特別敏感，需要提升現(xiàn)有的差錯隱藏算法的性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種圖像處理中的差錯隱藏算法，用于對帶有丟失塊的幀進一步地提高圖像的質量。整個過程清楚而高效，并在算法過程中盡量保持和增強邊緣信息。為了達到所述效果，本發(fā)明一種圖像處理中的差錯隱藏算法，用于處理傳輸過程中的丟失塊，包括以下步驟，I)對每個丟失塊，先分析丟失塊的屬性，根據(jù)不同的丟失塊選擇優(yōu)化的初始差錯隱藏的模式；差錯隱藏的模式包括幀內差錯隱藏模式和幀間差錯隱藏模式；2)對采用幀內隱藏模式的丟失塊，將首先確定在離丟失塊距離在兩個像素以內的邊緣像素；然后和這些邊緣像素處于同一條邊緣直線的丟失塊中的像素將首先被內插，此時有兩種情況，一種是這條邊緣直線穿過這個丟失塊，那么直線上的像素點值由兩頭正確接受的像素值的一維線性插值而得到；另一種是這條邊緣直線在丟失塊內就停止了，這條直線上的像素值由一頭的最近的正確接受的像素值而得到，直到這條直線和別的直線相交；最后，丟失塊中的其它像素值將由已確定像素值的兩個像素點的值的內插而得到，并且和已確定像素值最近的像素將最先被內插；3)對采用幀間差錯模式的丟失塊，在丟失塊周圍正確接受的像素被用來尋找一個好的運動矢量，此時只有和丟失塊距離在兩個像素以內并且被Canny算子檢測出的邊緣像素才被用來尋找好的運動矢量，這樣可以得到具有尖銳邊緣的重建塊，然后根據(jù)這個運動矢量，確定參考幀中和丟失相關的塊，并用此塊填充丟失塊中的像素值；4)經(jīng)過步驟2)或步驟 3)處理后的圖像幀，整個圖像幀被使用Harr小波變換到三個層次的小波域，為了進一步的增強圖像中的邊緣信息，使用Canny算子對Harr小波系數(shù)進行檢測，凡是檢測為邊緣的小波系數(shù)用如下公式進行增強。
W1 {i, j) = W1 {i,這里W1Q, j)是原始的邊緣小波系數(shù)，(i，j)是這個系數(shù)的位置坐標，αι，^是第I層小波系數(shù)的增強因子，承是此步驟差錯隱藏后的小波系數(shù)；5)經(jīng)過步驟4)的小波域的差錯隱藏進行后，采用小波反變換以把小波系數(shù)映射到圖像域中；然后對于所有小波系數(shù)進行Harr小波的反變換；6)對于步驟5)進行PM各向異性的擴散的后處理。優(yōu)選的，所述步驟I)中用于分析丟失塊的屬性有一個判別準則，在這個準則中，在丟失塊周圍距離丟失塊兩個像素的距離并且是正確接受的像素值與參考幀內的不同位置處所對應的像素計算其均方差，并選擇最小的均方差，如果這個均方差大于一個預先選定的閾值，就選用幀內差錯隱藏模式；否則，選用幀間差錯隱藏模式。優(yōu)選的，所述所述步驟4)中，對于高層次的小波系數(shù)，增強因子取相對較大的值，對低層小波系數(shù)，增強因子取相對較小的值。
優(yōu)選的，所述步驟5)進行PM各向異性的擴散的后處理。由于采用了所述技術方案，本發(fā)明所提出的差錯隱藏算法可以編輯到視頻信息傳輸?shù)慕邮斩酥校斝诺啦涣紝е鲁霈F(xiàn)丟失塊的情況下，能夠在很大程度上提高帶有丟失塊的解碼圖像的質量。


下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明:圖1為本發(fā)明一種圖像處理中的差錯隱藏算法和未處理圖像比較所得的處理效果示意圖。圖2為本發(fā)明一種圖像處理中的差錯隱藏算和現(xiàn)有技術中的圖像處理方法比較所得的處理效果示意圖。
具體實施例方式在使用本發(fā)明的過程中，涉及到一些現(xiàn)有技術中的已知技術:Harr 小波Haar小波是由數(shù)學家提出來的，它的集合包含正交的函數(shù)。它的定義由下式給出。
權利要求
1.一種圖像處理中的差錯隱藏算法，用于處理傳輸過程中的丟失塊，其特征在于:包括以下步驟， 1)對每個丟失塊，先分析丟失塊的屬性，根據(jù)不同的丟失塊選擇優(yōu)化的初始差錯隱藏的模式；差錯隱藏的模式包括幀內差錯隱藏模式和幀間差錯隱藏模式； 2)對采用幀內隱藏模式的丟失塊，將首先確定在離丟失塊距離在兩個像素以內的邊緣像素；然后和這些邊緣像素處于同一條邊緣直線的丟失塊中的像素將首先被內插，此時有兩種情況，一種是這條邊緣直線穿過這個丟失塊，那么直線上的像素點值由兩頭正確接受的像素值的一維線性插值而得到；另一種是這條邊緣直線在丟失塊內就停止了，這條直線上的像素值由一頭的最近的正確接受的像素值而得到，直到這條直線和別的直線相交；最后，丟失塊中的其它像素值將由已確定像素值的兩個像素點的值的內插而得到，并且和已確定像素值最近的像素將最先被內插； 3)對采用幀間差錯模式的丟失塊，在丟失塊周圍正確接受的像素被用來尋找一個好的運動矢量，此時只有和丟失塊距離在兩個像素以內并且被Canny算子檢測出的邊緣像素才被用來尋找好的運動矢量，這樣可以得到具有尖銳邊緣的重建塊，然后根據(jù)這個運動矢量，確定參考幀中和丟失相關的塊，并用此塊填充丟失塊中的像素值； 4)經(jīng)過步驟2)或步驟3)處理后的圖像幀，整個圖像幀被使用Harr小波變換到三個層次的小波域，為了進一步的增強圖像中的邊緣信息，使用Canny算子對Harr小波系數(shù)進行檢測，凡是檢測為邊緣的小波系數(shù)用如下公式進行增強。W1(Uj) = W1Qjral^fil 這里W1Q, j)是原始的邊緣小波系數(shù)，(i，j)是這個系數(shù)的位置坐標，ai，P1是第I層小波系數(shù)的增強因子， 妒七.，^)是此步驟差錯隱藏后的小波系數(shù)； 5)經(jīng)過步驟4)的小波域的差錯隱藏進行后，采用小波反變換以把小波系數(shù)映射到圖像域中；然后對于所有小波系數(shù)進行Harr小波的反變換； 6)對于步驟5)進行PM各向異性的擴散的后處理。
2.如權利要求1所述的一種圖像處理中的差錯隱藏算法，其特征在于:所述步驟I)中用于分析丟失塊的屬性有一個判別準則，在這個準則中，在丟失塊周圍距離丟失塊兩個像素的距離并且是正確接受的像素值與參考幀內的不同位置處所對應的像素計算其均方差，并選擇最小的均方差，如果這個均方差大于一個預先選定的閾值，就選用幀內差錯隱藏模式；否則，選用幀間差錯隱藏模式。
3.如權利要求1所述的一種圖像處理中的差錯隱藏算法，其特征在于:所述所述步驟4)中，對于高層次的小波系數(shù)，增強因子取相對較大的值，對低層小波系數(shù)，增強因子取相對較小的值。
4.如權利要求1所述的一種圖像處理中的差錯隱藏算法，其特征在于:所述步驟5)進行PM各向異性的擴散的后處理。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種圖像處理中的差錯隱藏算法，用于找回丟失的圖像信息。為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明首先采取幀內或幀間的初始的差錯隱藏。然后，把圖像變換到小波域，并對小波系數(shù)進行邊緣增強。接著，進行小波的反變換。最后，進行各向異性的擴散以進一步地提高圖像的質量。整個過程清楚而高效，并在算法過程中盡量保持和增強邊緣信息由于采用了所述技術方案，本發(fā)明所提出的差錯隱藏算法可以編輯到視頻信息傳輸?shù)慕邮斩酥?，當信道不良導致出現(xiàn)丟失塊的情況下，能夠在很大程度上提高帶有丟失塊的解碼圖像的質量。
文檔編號H04N7/68GK103209329SQ201210514139
公開日2013年7月17日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權日2012年11月29日
發(fā)明者端木春江 申請人:浙江師范大學