专利名称：适用于无线网可靠传输的双向可解变长数据块视频编码的制作方法
技术领域：
本发明提出一种适用于无线网可靠传输的双向可解变长数据块视频编码方法。采用创新的容错视频编码方案，提出了基于比特流重组的双向可解变长数据块编码的概念、理论和实现方法，应用于无线网视频传输系统中。
背景技术：
随着移动通信和多媒体技术的发展，无线多媒体传输应用日趋广泛。由于无线信道频带窄、差错率高并有衰减效应，为视频信号的传输带来了巨大的挑战。国际标准的视频编码方法虽可取得较高的压缩比但同时大大增加了码流的错误敏感性，在无线网上传输时不能得到很好的质量。无论是H.263++附录V还是MPEG-4，都没有实现完全的双向解码，如果要实现完全的双向解码，则会增加较多的编码冗余和编解码的复杂性。因此，需要研究在保证一定编码效率的前提下具有一定容错性能的视频编码方法，以便得到较好的端到端服务质量。
本发明对现有的容错视频编解码方法进行分析和比较，根据无线信道的特点，确定了以容错熵编码和可靠的解码方法作为主要研究方向，提出了一种适用于无线网可靠传输的双向可解变长数据块视频编码方法。该方法不仅可以实现完全的双向解码，大大限制了错误的扩散，同时还可以纠正一定突发长度的错误，特别适用于具有衰减特性的无线信道。相对于其他的容错方法，该方法具有不增加码率和较低计算复杂度(低的编码冗余及编解码复杂度)等优点，大大提高了在不可靠信道上传输视频信号的质量。
发明内容
适用于无线网可靠传输的双向可解变长数据块视频编码。以变长编码数据块为单位的双向可解码流，对于基于图像块的混合编码算法来讲，编码以块(或宏块)为单位，属于每个块的编码数据(除了使用预测编码的运动矢量等参数)都可以独立解码。属于每个宏块的码流称为一个数据块，而数据块的长度是可变的，因此也被称为变长数据块。我们将通过将正向可解的数据块码流与反向可解的数据块码流进行延迟的异或操作，从而使码流双向可解，而延迟的比特数则必须大于或等于码流中最长的一个数据块长度。这就是我们所提出的双向可解变长数据块视频编码方法。这种方法除了可实现对码流的双向解码外，还可以纠正一定突发性错误长度的信道错误。对于错误检测，我们利用信源解码器固有的错误检测功能及自然图像的平滑特性进行错误检测，在正向解码过程中，使用信源解码器所具有的错误检测能力以确定码流是否出现错误及错误的大概位置。然后解码器将寻找下一个重同步码，同时调用反向解码过程，恢复错误之后的数据。双向可解变长数据块视频编码方法的优势在于能够对码流双向解码，在正向解码过程所丢失的宏块数据可在反向解码过程中正确解出，反之亦然。即使不能完全纠正错误，也可以限制错误的扩散，将错误的影响大大降低，而且具有较低的编解码复杂度及编码冗余等优点。
下面结合附图对本发明专利进一步说明图1是双向可解变长数据块编码方法的视频编码过程在图1中1-9表示接收的属于第i个宏块的码流(MBi)，箭头→正表示正向可解码过程，10-18表示第i个宏块的反向码流 箭头←反表示反向可解码过程，19表示异或运算，L表示延迟的比特数为最长数据块(具有最多的比特)的长度，而最下端为最后生成的码流用最终表示，可以看出，它是正向码流与反向码流的组合。另外，延迟的异或操作可使至少第一个宏块的码流是正向可解码的，而最后一个宏块的码流是反向可解的。这在解码时是必不可少的条件。
图2是双向可解变长数据块视频编码方法的正向解码过程在图2中，1-9表示接收的属于第i个宏块的码流(MBi)，箭头→正表示正向可解码过程。10-18表示第i个宏块的反向码流 箭头←反表示反向可解码过程。19表示异或运算，L表示延迟的比特数为最长数据块(具有最多的比特)的长度，。缓存表示解码缓存区。
图3是双向可解变长数据块视频编码方法的反向解码过程在图3中，1-9表示接收的属于第i个宏块的码流(MBi)，并用箭头→正表示正向可解码过程。10-18表示第i个宏块的反向码流 并用箭头←反表示反向可解码过程。19表示异或运算，L表示延迟的比特数为最长数据块(具有最多的比特)的长度，缓存表示解码缓存区。
具体实施方案双向可解变长数据块视频编码方法的编码过程如图1所示，具体实施方案是首先，使用基本的H.263编码器将块组中的每一个宏块(假设块组中共有m个宏块)进行编码，而每个宏块的起始比特位置亦被保留，并记做Si(第i个宏块)。而编完整个块组后的比特位置被记为k，则每个宏块所占的比特数记做为Ni如果i＜m，则Ni＝Si+1-Si；如果i＝m，则Ni＝k-si。接着属于每个宏块的码流将被反向放置，并被保存到另外一个缓冲区中。然后调用一个延迟的异或操作，以生成最后的码流，延迟的比特数(用L来代表)为最长数据块(具有最多的比特)的长度。例如，如果MBi(图1中1-9)的码流为[101110001]，则 的码流为[100011101]。图1中19表示异或运算(即模2加法)，图1最下端为最后生成的码流，可以看出，它是正向码流与反向码流的组合。另外，延迟的异或操作可使至少第一个宏块的码流是正向可解码的，而最后一个宏块的码流是反向可解的。这在解码时是必不可少的条件。
在解码端分两种情况一种情况为正向解码过程，具体实施方案如图2所示。在此过程中，解码器首先将接收码流中的前L个比特放入解码缓冲区(图2的最下端)。然后解码器解出第一个宏块，而属于第一个宏块的码流则被反向放置在另外一个缓冲区内(在图2的中间)。接着接收码流同反向放置的码流进行延迟的异或操作，其结果就被放入解码缓冲区。之后，解码器就可解出第二个宏块，重复该过程，直到解完块组中所有的宏块。第二种情况为反向解码过程，具体实施方案如图3所示。在此过程中，解码器将把接收码流中最后的L个比特放入解码缓冲区。则解码器可解出最后一个宏块，而属于此宏块的码流则被反向放置在另一个缓冲区中。以下的解码过程同正向解码过程类似。
在双向解码过程中正向解码使用向前检测错误的方法，反向解码使用向后检测错误的方法，以确定码流是否出现错误及错误的大概位置；解码器对码流进行正向解码时，如果没有检测到错误，则不需要调用反向解码过程，而是继续对后面的块组数据解码。如果检测到错误，则解码器将寻找到下一个重同步码，并调用反向解码过程，解出错误之后的宏块。因此，在正向解码过程所丢失的宏块数据可在反向解码过程中正确解出，反之亦然。经过双向解码过程之后，被破坏或丢失的宏块数据将被恢复，而最后的结果与没有发生错误时的解码图像一样。
权利要求
1.一种视频编码方法，适用于无线网可靠传输的双向可解变长数据块视频编码，其特征是以变长编码数据块为单位的双向可解码流，对于基于图像块的混合编码算法，编码以块(或宏块)为单位，属于每个块的编码数据(除了使用预测编码的运动矢量等参数)都可以独立解码。
2.根据权利要求1所述的视频编码方法，其特征是属于每个宏块的码流称为一个数据块，而数据块的长度是可变的，正向可解的数据块码流与反向可解的数据块码流进行延迟的异或操作，从而使码流双向可解，而延迟的比特数则必须大于或等于码流中最长的一个数据块长度。
3.根据权利要求1所述的视频编码方法，其特征是在双向解码过程中，正向解码使用向前检测错误的方法，反向解码使用向后检测错误的方法，以确定码流是否出现错误及错误的大概位置；在对码流进行正向解码时，如果没有检测到错误，则不要调用反向解码过程，而是继续对后面的块组数据解码；如果检测到错误，则解码器将寻找下一个重同步码，同时调用反向解码过程，解出错误之后的宏块，正向解码过程所丢失的宏块数据可在反向解码过程中正确解出，反之亦然。
全文摘要
一种适用于无线网可靠传输的双向可解变长数据块视频编码方法。以变长编码数据块为单位的双向可解码流，对于基于图像块的混合编码算法，编码以块(或宏块)为单位，属于每个块的编码数据(除了使用预测编码的运动矢量等参数)都可以独立解码。属于每个宏块的码流称为一个数据块，而数据块的长度是可变的，正向可解的数据块码流与反向可解的数据块码流进行延迟的异或操作，从而使码流双向可解，而延迟的比特数则必须大于或等于码流中最长的一个数据块长度。在正向解码过程中，使用信源解码器所具有的错误检测能力以确定码流是否出现错误及错误的大概位置。然后解码器将寻找下一个重同步码，同时调用反向解码过程，解出错误之后的数据。
文档编号H04N7/64GK1625263SQ200310117120
公开日2005年6月8日 申请日期2003年12月3日 优先权日2003年12月3日
发明者凃国防, 高绍帅, 张灿 申请人:中国科学院研究生院