专利名称：直流系数的错误隐藏方法
技术领域：
本发明涉及图像处理领域，具体地将是涉及图像处理DCT变换中直流系数的错误隐藏方法。
背景技术：
对于图像处理DCT变换中直流系数错误的隐藏方法目前有空域法、频域法、和时域法等，这些方法虽然能对错误进行一定程度的补正，但存在带来重影、变形或色彩补正不充分等不足。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供直流系数的错误隐藏方法，解决受损区变亮或变暗的问题，并使重影、变形或色彩补正不充分等情况大为减少。
本发明提供具有如下直流系数的错误隐藏方法ΔFB1＝FB1(0，0)-[K1×FBt(0，0)+K2×FBb(0，0)]ΔFB2＝FB2(0，0)-[K1×FBb(0，0)+K2×FBt(0，0)]式中FB1(0，0)，FB2(0，0)，FBb(0，0)，FBt(0，0)分别是块B1、B2、B3、B4的直流系数，K1、K2为加权系数，ΔFB1、ΔFB2为频域中直流系数增量；由上式得到直流系数增量后，由下式恢复被损坏的块fB1(x，y)＝f’B1(x，y)-ΔFB1fB2(x，y)＝f’B2(x，y)-ΔFB2式中x，y＝0，1，2，……7，；fB1(x，y)，fB2(x，y)为每像素的直流系数；f’B1(x，y)，f’B2(x，y)为直流系数增量。
其中，加权系数K1，K2分别为2/3和1/3。
根据本发明直流系数的错误隐藏方法可取得如下效果由于采取加权内插的办法修补块，因而能提供最小的均方误差，形成对块的最佳重构，使重影、变形或色彩补正不充分大位降低，对错误进行补正。
图1从顶部和底部估算ΔF示意图，揭示了本发明的原理，并作为摘要附图。
图2对5个视频序列进行错误隐藏的性能比较图。
图3无错误重构图像。
图4错误图像。
图5应用线性内插重构图像。
图6应用频域法重构图像。
图7应用时域法重构图像。
图8本发明重构图象。
LBt3和LBt4分别为在顶部宏块中的第3、4个亮度块；LB1、LB2、LB3和LB4分别为在丢失宏块中的所有4个亮度块；LBb1和LBb2分别为底部宏块中第1、2个亮度块。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
在MPEG-2的码流中，用于解码端重构视频图像的直流系数采用固定字长编码。而固定字长码的错误不同于可变字长码的错误，固定字长码的错误不会导致码流的同步丢失。但固定字长码的错误对重构图像质量的影响不尽相同，如32bit头部信息的错误对重构图像会导致灾难性的后果，然而交流系数码字的符号位的错误对重构图像的影响可以忽略。下文将陈述的直流系数的错误，其通常不影响图像的细节，仅使图像局部区域变亮或变暗，然而这种错误解码器不能自动检测到它，因此对它的检测以及进一步隐藏是十分重要的。
在MPEG-2视频信号(包括诸多压缩编码标准如JPEG、H261、H263、MPEG-1等)中进行DCT变换的最小单位是块，其尺寸是8*8。这样，某一块的直流系数由下式计算F(0,0)=18×8ΣX=07ΣY=07f(x,y)]]>假设直流系数增加ΔF，从上式可得到F(0,0)+ΔF=18×8ΣX=07ΣY=07f(x,y)+ΔF]]>=18×8ΣX=07Σy=07[f(x.y)-ΔF]]]>=164ΣX=07Σy=07f′(x,y)]]>上式表明在一个8×8的DCT块中，频域中直流系数增加ΔF等价于空间像素域中每一个像素增加ΔF。因此只需从重构的图像中每一个像素f’(x，y)减去ΔF即可，那么此时关键的问题是如何得到ΔF。
如图1所示，ΔF可从被损坏块B1的邻域中获得，在本发明中应用光滑性原理，采取加权内插的办法得到ΔF。但由于被损坏的块的左右块通常也是坏的，因此可利用的邻域块只有其顶部和底部的邻域信息。图中B1和B2是被损坏的块，Bt和Bb分别是B1和B2顶部和底部最邻近的块。由于Bt和Bb到B1和B2的距离不等，因此其和B1和B2的相关程度也不等，鉴于这种情况，在本发明中采用了两个加权系数K值2/3和1/3。
B1和B2的增量由下式给出ΔFB1＝FB1(0，0)-[2/3×FBt(0，0)+1/3×FBb(0，0)]ΔFB2＝FB2(0，0)-[2/3×FBb(0，0)+1/3×FBt(0，0)]式中FB1(0，0)，FB2(0，0)，FBb(0，0)，FBt(0，0)分别是块B1、B2、B3、B4的直流系数，ΔFB1、ΔFB2为频域中直流系数增量；由上式得到直流系数增量后，由下式恢复被损坏的块fB1(x，y)＝f’B1(x，y)-ΔFB1fB2(x，y)＝f’B2(x，y)-ΔFB2式中x，y＝0，1，2，……7，；fB1(x，y)，fB2(x，y)为每像素的直流系数；f’B1(x，y)，f’B2(x，y)为直流系数增量。
下面结合副附图和数据进一步说明本发明。
对广泛使用的5个视频序列(Edinb、Football、Mobile-Calendar、Flower-Garden、和Bicycle)进行错误隐藏的性能测试。前2个序列由120帧图像组成，同时分为10个图像组(GOP)，每组由12帧组成，其图像类型为IBBPBBPBBPBB。每一帧由3个成分构成1个亮度成分，其尺寸为720×576；2个色度成分，其尺寸是360×288。后3个序列由150帧图像组成，也分成10组，但每组由15帧图像组成，其类型为IBBPBBPBBPBBPBB。每一帧仍由3个成分组成1个亮度成分，其尺寸为352×240；2个亮度成分，其尺寸为176×120。在每一个序列的10组中，有10个I-帧。在10个I-帧中，第一个I-帧没有进行性能比较，因为采用4种错误隐藏方法中有时域取代，序列的第一帧图像无法获得时域信息。在实验中，使用4种错误隐藏方法(线性内插、时域取代、频域估算、和本文建议的方法)对一帧中除第一条和最后一条的所有宏块进行测试。对每一种错误隐藏方法，计算每一个重构宏块和原始宏块之间的均方误差。如果哪一种方法能后提供最小的均方误差，那么这种方法被认为是对该宏块的最佳重构。
比较图2性能曲线、图3无错误重构图像、图4错误图像、图5应用空域法重构图像、图6应用频域法重构图像、图7应用时域法重构图像、图8本发明重构图象，从图中可以看出无论对哪一个视频序列，本发明的方法都具有较高的百分比，应用本发明恢复的图像，其效果优于其他一些传统算法。
在数字电视、视频会议、移动视频通信等领域中，传输信号经过物理信道，尤其无线信道，不可避免地会导致一些错误。信道编码可以纠正一些错误，但错误超出其纠错能力时，这些错误就要靠解码端的错误隐藏技术进行复原处理。错误隐藏技术不会给日益拥挤的信道增加负担，但可以有效地提高重构视频质量，以满足人类视觉的需要。本发明可用于计算机仿真，还没有用硬件实现，但设立了硬件实现方案，只需增加一个与解码端帧存储器交换信息的运算器。
权利要求
1.一种直流系数的错误隐藏方法，其特征是，ΔFB1＝FB1(0，0)-[K1×FBt(0，0)+K2×FBb(0，0)]ΔFB2＝FB2(0，0)-[K1×FBb(0，0)+K2×FBt(0，0)]式中FB1(0，0)，FB2(0，0)，FBb(0，0)，FBt(0，0)分别是块B1、B2、B3、B4的直流系数，K1、K2为加权系数，ΔFB1、ΔFB2为频域中直流系数增量；由上式得到直流系数增量后，由下式恢复被损坏的块fB1(x，y)＝f’B1(x，y)-ΔFB1fB2(x，y)＝f’B2(x，y)-ΔFB2式中x，y＝0，1，2，……7，；fB1(x，y)，fB2(x，y)为每像素的直流系数；f’B1(x，y)，f’B2(x，y)为直流系数增量。
2.根据权利要求1所述的直流系数的错误隐藏方法，其特征是，加权系数K1，K2分别为2/3和1/3。
全文摘要
本发明直流系数的错误隐藏方法，涉及图像处理领域，具体地将是涉及图像处理DCT变换中直流系数的错误隐藏方法。为解决由于传统算法带来重影、变形或色彩补正不充分等问题，本发明采用的技术方案是，ΔFB1＝FB1(0，0)－[K1×FBt(0，0)+K2×FBb(0，0)]ΔFB2＝FB2(0，0)－[K1×FBb(0，0)+K2×FBt(0，0)]按下式恢复被损坏的块fB1(x，y)＝f’B1(x，y)－ΔFB1 fB2(x，y)＝f’B2(x，y)－ΔFB2本发明主要用于在MPEG－2视频信号，包括诸多压缩编码标准如JPEG、H261、H263、MPEG－1等中进行DCT变换的场合。
文档编号H04N7/64GK1545319SQ20031010697
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月11日 优先权日2003年11月11日
发明者曹继华, 李凤亭, 王兆华 申请人:曹继华, 天津职业技术师范学院