[发明专利]基于数据隐藏的H·264视频传输误码恢复方法

说明书

技术领域

本发明属于无线视频通信领域，尤其涉及一种无线视频通信中基于数据隐藏的H.264视频传输误码恢复方法。

背景技术

无线通信网络和互联网的传输信道并不可靠, 在视频比特流的传输过程中, 信道干扰、网络拥塞等问题将会导致随机比特错误、突发性差错及分组丢失误码等现象, 造成所传输的视频数据信息丢失。针对低比特率视频通信应用的H.264标准由于其运动补偿机制的作用，预测编码中的误码将在时间和空间上扩散，任何当前帧中的差错都将影响参照它的后续帧；变长编码序列中的误码，将空间扩散而影响GOB内很大区域，直到下一个同步点；该系列标准采用熵编码方式以获得高压缩率，而熵编码的最大缺陷是对误码十分敏感。码流在传输过程中即使出现少量误码，都可能导致视觉质量严重恶化。因此，H.264视频流的鲁棒性传输对于无线多媒体应用十分重要。

基于数据隐藏的H.264视频传输误码恢复方法基本思想是在编码端提取辅助误码恢复的重要数据，并隐藏在码流中，在解码端提取隐藏的重要数据用于视频传输误码的恢复。该方法相对于无信息隐藏的误码掩盖方法有更多的可用信息，重建视频图像的质量更好；而相对于添加冗余的视频流保护方法，节省了信道资源却也可获得较好的视觉质量，从而更适合信道资源紧张、丢包率高的无线传输。同时，该方法还降低了解码器的计算复杂度。

基于数据隐藏的视频传输误码恢复方法主要涉及到4个问题：如何提取重要数据、如何选择隐藏地点、如何隐藏、如何利用重要数据进行误码恢复。目前的方法都是围绕这4个问题在特定的视频传输场景下进行研究。而如何选择合适的误码恢复算法，如何选择隐藏方法目前并没有得到很好的解决。目前基于数据隐藏的误码恢复方法为：首先在编码端提取I帧宏块的内部像素或宏块主导边缘方向作为重要数据；然后采用奇偶数据嵌入方法将宏块的重要数据嵌入到同一帧的相邻宏块中或下一个P帧宏块的DCT系数中；最后在解码端若接收的I帧视频流出现误码则提取对应的重要数据采用BI（双线性插值）算法或DI（方向插值）算法进行误码恢复。 

现有方法的缺点主要有：1）该类方法没有区分I帧类型，对所有I帧均提取相同

类型的重要数据，且仅采用单一的误码恢复算法进行误码恢复，从而导致误码恢复效果不佳。2）将某一个片的重要数据隐藏到下一片非常容易导致原始数据和隐藏数据同时丢失。3）采用奇偶数据嵌入方法进行数据隐藏会损坏I帧的原始编码数据，尤其当隐藏数据量很大时破坏的原始编码数据更多。4）在许多场景中非零量化DCT系数较少，而隐藏数据量较多时就会出现重要数据无法隐藏的情况。

发明内容

技术问题： 本发明提出了一种基于数据隐藏的H.264视频传输误码恢复方法，通过设计空时自适应的I帧误码恢复算法进一步提高了高丢包率下的无线视频传输误码恢复效果，通过设计RTP协议报文扩展头部作为隐藏地点，解决了重要数据的隐藏问题。

技术方案：本发明方法在编码端自适应地提取I帧宏块的各种重要数据，并将提取的重要数据隐藏到下一帧RTP报文的扩展头部，然后在解码端提取重要数据并采用空时自适应算法对I帧进行误码恢复，提高了I帧的误码恢复效果。

该方法包括：

进程一：基于场景切换信息的自适应重要数据提取和隐藏方法：编码端对I帧进行场景检测，将I帧分为3种类型；然后根据I帧的不同类型，编码端自适应提取视频帧的重要数据，并隐藏到下一帧实时传输协议RTP报文的扩展头部；

进程二：基于隐藏数据的自适应误码恢复方法：解码端对重建I帧，若存在误码，则首先提取隐藏的重要数据，然后根据帧类型采用不同的算法进行误码恢复。