基于FEC与WZ编解码相结合的视频容错抗误码方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FEC与WZ编解码相结合的视频容错抗误码方法，编码端对待传输的视频进行经典的视频压缩编码，并使用FEC容错保护机制与/或WZ容错保护机制，根据总体失真最小原则，在主要码流与两抗误码流之间进行码率分配，根据校验码流在FEC编码与WZ编码间的码率分配，解码端使用带有FEC/WZ解码器的并且可以兼容标准解码器解码设备，同时在解码端采用错误隐藏的方法。本发明专利技术针对现有的抗误码方案的缺陷与不足，并根据FEC与基于分布式视频编解码WZ抗误工具互补的特性，将两者相结合联合抗误码系统，能够有效的抑制传输错误的扩散，避免了“悬崖效应”。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于视频编解码和容错处理领域，具体涉及一种基于前向纠错FEC(Forward Error Correction)与WZ (Wyner-Ziv)编解码相结合的视频容错抗误码传输系统。
技术介绍
随着通信技术的迅猛发展，视频的应用范围越来越广泛。现有的视频编解码标准(如H.264/AVC, MPEG-x)大多采用基于预测的编码方式，在提高编码效率的同时，其产生的压缩码流对信道噪声异常敏感:即若当前帧某个比特发生错误，其错误就会延续至其后续帧，造成后续帧也解码错误，即错误累积效应。为了提高视频压缩码流的抗误码能力，通常在编码时添加一些冗余信息，如前向纠错FEC;或者在解码端对丢失或出错的宏块利用视频信号时空域上的相关性进行预测补偿，如错误隐藏。但这些方法在误码率较高或丢包较为严重时其抗误码效果很差。近年来一种新的视频编码模式一分布式视频的Wyner-Ziv编码受到人们的广泛关注。WZ编码采用独立编码、联合解码的方式，即编码时，对视频图像采用独立编码，仅考虑编码帧与边信息之间的统计相关性，解码端利用相应的边信息就可WZ解码出重建图像。从而避免了因预测编码所引起的错误扩散的问题。另外，分布式视频编码以信道编码为基础，编码不仅能够通过校验位信息纠正源信息与边信息之间的误差，还能够恢复码流在传输中发生的错误。因此对于视频图像的传输具有较好的鲁棒性。所以许多科研机构将WZ编码应用于经典视频压缩码流抗误码传输研究上，如B Girod, A M Aaron和S Rane在2005年IEEE 期刊上的文章“Distributed video coding”。以及 S Rane, P.Baccichet 和 B.Girod在 2008 年 IEEE Transactions on Circuits and System for Video Technology 期干丨J上的 “Systematic lossy error protection of video signals”,提出的架构包括两套并行的编解码器即经典视频编解码器以及WZ抗误编解码器，各自独立产生经典压缩码流以及WZ抗误码流。标准解码器仅解码经典压缩码流，当有传输错误时，可用带有WZ解码的兼容标准解码器的联合解码出视频图像，在解码质量和保护强度之间进行折中。但方案在低误码率/丢包率时的抗误效果不及传统的抗误码方法FEC。故本专利技术提出了基于WZ技术与传统的FEC技术进行联合优化系统。FEC的基本原理是在压缩好的视频流中加入冗余信息，使得在丢包的情况下能够恢复原始视频。根据加入FEC冗余信息的不同，可将FEC编码技术划分为信道编码、信源编码、以及信源/信道联合编码。理论上，我们可以通过发送足够数量的保护比特而取得完美的恢复丢包效果。然而，信道误码率/丢包率经常随着时间发生变化。当错误率超出了信道编码的预设纠错能力时，所重建的视频质量就会迅速下降，呈现所谓的“悬崖效应”。尽管我们可以通过发送大量的保护比特，即错误率最大时来避免悬崖效应，但是当实际的错误率小于估计的错误率时会导致码率的极大浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够有效的抑制传输错误的扩散，避免“悬崖效应”的基于FEC与WZ编解码相结合的视频容错抗误码方法。本专利技术的技术解决方案是:—种基于FEC与WZ编解码相结合的视频容错抗误码方法，其特征是:编码端对待传输的视频进行经典的视频压缩编码，并使用FEC容错保护机制与/或WZ容错保护机制，根据总体失真最小原则，在主要码流与两抗误码流之间进行码率分配，根据校验码流在FEC编码与WZ编码间的码率分配，解码端使用带有FEC/WZ解码器的并且可以兼容标准解码器解码设备，既可进行FEC与WZ解码又能兼容标准解码，与此同时，在解码端采用了错误隐藏的方法，进一步提高视频图像的重构质量。所述的“悬崖效应”是指使用前向纠错的方法进行误码保护时，若传输中发生错误数在FEC编码的预设纠错范围以内，解码端可以正确解码。而若信道质量突然下降，误码率突然增加，错误数超出了 FEC的预设纠错能力范围，解码端仅依靠常规的错误隐藏很难保证图像质量，呈现重构图像质量急剧下降的一种现象，称作“悬崖效应”。所述的总体失真是指当前量化误差、当前信道失真、当前参考帧间失配误差与解码端解码器差错隐藏工具引起的失真的统计平均。其中当前信道失真指的是FEC/WZ抗误工具失败引起的失真。基于总体失真最小的码率分配策略不但能够达到端至端失真最小原则的目标，而且可以避免目前理论和工程上均难以对编解码方法失真做出准确估计的困境。所述的编解码方法失真指的是编码端除量化外其他编码工具(如插值滤波)引起的失真，编码端解码器解码工具(环路滤波)引起的失真，以及解码端除差错隐藏外其他解码工具(如(环路滤波)引起的失真。所述的端至端失真指的是编码端失真(包括:编码端量化失真、编码端除量化外其他编码工具引起的失真、编码端解码器解码工具(环路滤波)引起的失真、当前信道失真(即FEC/WZ抗误工具解码失败引起的失真)、当前编解码端两参考帧间失配误差与解码端失真(包括:解码端解码器差错隐藏工具引起的失真和解码端除差错隐藏外其他解码工具(如(环路滤波)引起的失真)等的统计平均。主要码流以及两抗误码流之间的码率分配是基于总体失真最小原则进行的，失真估计函数为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FEC与WZ编解码相结合的视频容错抗误码方法，其特征是：编码端对待传输的视频进行经典的视频压缩编码，并使用FEC容错保护机制与/或WZ容错保护机制，根据总体失真最小原则，在主要码流与两抗误码流之间进行码率分配，根据校验码流在FEC编码与WZ编码间的码率分配，解码端使用带有FEC/WZ解码器的并且可以兼容标准解码器解码设备，既可进行FEC与WZ解码又能兼容标准解码，与此同时，在解码端采用了错误隐藏的方法，进一步提高视频图像的重构质量。

【技术特征摘要】
1.一种基于FEC与WZ编解码相结合的视频容错抗误码方法，其特征是:编码端对待传输的视频进行经典的视频压缩编码，并使用FEC容错保护机制与/或WZ容错保护机制，根据总体失真最小原则，在主要码流与两抗误码流之间进行码率分配，根据校验码流在FEC编码与WZ编码间的码率分配，解码端使用带有FEC/WZ解码器的并且可以兼容标准解码器解码设备，既可进行FEC与WZ解码又能兼容标准解码，与此同时，在解码端采用了错误隐藏的方法，进一步提高视频图像的重构质量。2.根据权利要求1所述的基于FEC与WZ编解码相结合的视频容错抗误码方法，其特征是:所述的总体失真是指当前量化误差、当前信道失真、当前参考帧间失配误差与解码端解码器差错隐藏工具引起的失真的统计平均。其中当前信道失真指的是FEC/WZ抗误工具失败引起的失真。3.根据权利要求1或2所述的基于FEC与WZ编解码相结合的视频容错抗误码方法，其特征是:主要码流以及两抗误码流之间的码率分配是基于总体失真最小原则进行的，失真估计函数为4.根据权利要求1或2所述的基于FEC与WZ编解码相结合的视频容错抗误码方法，其特征是:所述的FEC容错保护机制是将压缩后的视频码流分片、打包、差错控制编码，并通过易错信道，传输至解码端，若码字在传输中发生的错误数在信道编码的纠错范围以内，解码端则可以正确解码，重构图像；反之，FEC解码失败，整个码字将会被丢掉。5.根据权利要求1或2所述的基于FEC与WZ编解码相结合的视频容错抗误码方法，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建平，王天庆，谢正光，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：