[发明专利]一种面向通用空域错误隐藏的自适应混合填充方法

说明书

现有的空域错误隐藏方法常以高复杂度的迭代逼近机制换取恢复质量的轻微提升，并且一些方法只适合于特定的丢失模式。为此，本发明提出了一种自适应混合填充(AHF)的空域错误隐藏方法，以便更好地平衡计算复杂度与恢复质量等性能指标，且能处理多种的丢失模式。对于当前受损块的错误隐藏，AHF方法首先通过各向同性梯度检测器统计延拓区域的邻域梯度特征，根据收缩填充次序执行局部预测过程，从外层素组到内层素组逐一地恢复受损块的各个素组；当预测相关性够低时，AHF方法转而执行非局部片匹配过程，利用相似片对同样位置的未隐藏像素进行填充。所提AHF方法适用于各种丢失模式，在通用性、计算复杂度和恢复质量之间取得了具有竞争力的综合性能。

技术领域

本发明涉及一种利用空域相关性对图像的受损块进行错误隐藏的方法，属于图像通信技术领域。

背景技术

图像通信通常按照光栅扫描顺序进行分块编解码，在传输中存在块丢失现象。信宿端的错误隐藏不需要对信源端进行任何修改，在恢复像素的过程中不需要信源端的参与，错误隐藏属于图像通信的一类实时后处理技术，由于没有增加编码冗余或改变码流结构而受到广泛关注。大多数自然图像具有较强的空域相关性，空域错误隐藏方法需要仅通过空域信息来高效地预测丢失像素，提高可视质量。

在空域错误隐藏方法中，低复杂度的线性插值机制利用已正确接收或已隐藏的邻域像素来进行加权预测，具有运行速度快与通用性好的优点，但当块间的内容变化较大时，候选像素与权重具有不稳定性，难以取得良好的恢复质量。在图像的边缘部分和纹理区域往往存在周期性的相似结构信息，并且这些相似片在空间位置上的分布呈现出较强的非局部自相似性，可用于提升恢复质量。在空域错误隐藏中，每个受损块相对较小但序号明确，恢复目标是在较低的复杂度约束下使重建误差达到可接受的程度。近年来，代表性的空域错误隐藏方法均采用了耗时的迭代逼近机制，容易导致大量无效的重复操作，极大地增加了计算复杂度，却仅取得少量的质量增益；此外，一些空域错误隐藏方法专门针对特定的丢失模式进行模型训练或算法优化，难以适用于各种各样的丢失模式。因此，有必要在通用性、计算复杂度和恢复质量之间寻求更具竞争力的空域错误隐藏方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：在空域错误隐藏中如何提升通用性、计算复杂度和恢复质量等综合性能。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种面向通用空域错误隐藏的自适应混合填充方法，其特征在于，整幅图像按照光栅扫描顺序逐块执行错误隐藏，包括以下步骤：

步骤1、当前受损块C对应着互不重叠的延拓区域A和非局部区域B，延拓区域A含有3×3个块，当前受损块C是位于延拓区域A中心的块，延拓区域A的其它块分别属于正确接收的无错块E、执行错误隐藏后的已隐藏块R或还未进行错误隐藏的后续受损块S，通过各向同性梯度检测器在延拓区域A的无错块E和已隐藏块R中统计邻域梯度特征；

步骤2、根据收缩填充次序执行局部预测过程，从外层素组到内层素组逐一地恢复受损块的各个素组，同时计算当前素组的预测相关性，其中，一个素组是当前受损块C中一些像素的组合，根据收缩填充次序，若当前受损块C的像素均未进行错误隐藏，则具有最高邻域可用度的所有像素形成第1素组，按先验填充准则执行逐像素的错误隐藏；随后在完成第m-1个素组的错误隐藏后，在剩下的未隐藏像素中，具有最高邻域可用度的所有像素形成第m素组，这些像素按先验填充准则执行错误隐藏，m＝2,3,…,M，M为素组总数，第1素组位于最外层，第M素组位于内层；设x^m,n表示当前受损块C中第m素组的第n个像素，第m素组的所有像素均具有相等的邻域可用度，m表示素组序号，n表示同一素组中的像素序号，m越大表示该素组越晚被填充，n越大表示该像素在同一素组中越晚被填充；x^m,n的邻域可用度是在x^m,n的十六邻域像素中各像素的本体可用度之和，若像素被正确接收或已隐藏，该像素的本体可用度等于1，否则，该像素的本体可用度等于0；

步骤3、若预测相关性够低，转而执行步骤4；否则，转到步骤2，直到当前受损块C的所有像素均被隐藏；