1. 研究目的与意义
研究背景：
随着通信网络的发展，视频这种信息载体越来越多地进入人们的视线，作为主要的信息媒介。从20世纪70年代开始，人们就开始对视频压缩技术进行研究，目前为止已经有了多种视频压缩编码的标准，其中主要包括国际电信联盟（ITU）提出的H.26X系列标准。视频压缩标准H.264采用了一系列编码新技术，如灵活的运动预测块划分、先进的帧内编码空间邻域预测、多种熵编码技术等，比早期的视频编码标准节省了50%左右的码率，因此H.264在国际上受到广泛的重视，成为各类视频应用系统首选的视频编码标准。但是，H.264高效的压缩率使得压缩后的码流对传输信道的误码更为敏感，虽然H.264提出了一系列新的抗误码技术，但其仍需与其它的差错控制技术相结合，以提高压缩码流的抗误码能力。对于高效的视频通信而言，好的压缩编码只是一方面，另一方面同等重要的就是处理视频通信中的数据差错和丢失。视频带给人们的信息量是巨大的，但同时其对传输网络的要求和实时性的要求非常高。目前视频压缩主要使用的算法框架是运动补偿加变换编码技术，而在运动补偿中需要使用前一帧对后一帧进行预测，因此一个数据包的丢失不仅会影响当前这一帧的图像重建质量，也会导致其后的多幅图像的质量恶化。所以我们在容易出错的信道上传输压缩视频码流时，采用抗误码技术使得在传输发生错误时对错误进行控制和恢复，以使得错误的影响降到最小。所以，对视频图像进行有效的差错隐藏成为一个重要的研究项目。
国内外研究现状上，目前国内外都对基于H.264的视频差错隐藏算法有一定的研究。H.264/AVC标准是ISO/IEC和ITU-T两大国际标准化组织联手制定的新一代视频压缩标准。标准草案于2003年3月由JVT最终修订完成。它被ITU命名为H.264，ISO/IEC则将此标准叫做国际标准14496-10（MPEG-4的第10部分）先进视频编码（AVC）。制定此标准的主要目的就在于增强图像的压缩效率和改善图像数据在网络中的传输，满足多种视频的要求。视频通信应用中必须对视频压缩码流采取差错控制机制，如各种抗误码和纠错技术，保证重构图像的视觉质量，减小误码带来的影响，这些机制称为抗误码技术。错误隐藏技术是项在解码端降低信道干扰十分有效的方法。它利用已接收的正确数据恢复受损宏块的纹理信息、运动信息和编码模式，从而尽量降低信道误码对视频质量的影响。它可分为空域错误隐藏、时域错误隐藏和频域错误隐藏。对于帧内编码模式的宏块，可分别在空域和频域进行插值以恢复其纹理信息。对于帧间编码模式的宏块，可采用时域运动补偿替代的隐藏方法。对于受损宏块的编码模式，可根据邻域内宏块的编码模式估计出一个最有可能的编码模式，另外还可简单地假设受损宏块为帧内编码模式而采用空域插值方法恢复。空域错误隐藏根据视频图像在空域上变化平稳的性质，利用受损块周围的像素进行加权插值来恢复受损的图像数据，其主要原则是保证受损块与其邻域块之间的平滑性。最简单的空域错误隐藏算法为邻域捕值法，即根据邻城内正确接收的信息线性插值得到受损块的像素值。Zhu.Q.F等根据图像的平滑性DCT(Discrele CosineTransform)系数。Ghanbari.M等提出以受损宏块相邻角上的四个像素通过线性插值的方法恢复受损的数据。S.Aign等提出了一种“双线性加权插值法”,对于受损块中的每个像素，通过水平与垂直方向4个相邻宏块边界像素的加权平均得到此像素的估计值，该算法已被H.264的参考软件JM(Joint Model)选作空城隐藏算法。而时域错误隐藏利用视频序列的时域相关性，在参考帧中寻找合适的图像块替代受损块。通常包括运动矢量(Motion Vector, MV)估算和补偿替代两个过程。其中如何准确估算受损块的运动矢量是时域错误隐藏的关键。
2. 研究内容与预期目标
主要研究内容：
本课题主要研究的内容包括：了解H.264视频编解码标准和视频通信中的抗误码技术，其中了解H.264标准的编码技术的优缺点是研究抗误码技术的基础。同时研究帧内差错隐藏技术的一些基本方法如双线性插值法、最近边界优先和Radon变换，通过实验，发现并验证这些已有的方法的缺点，并研究缺点存在的原因。然后通过对H.264标准的了解和既有差错隐藏算法的研究，针对H.264视频压缩标准，实现适用于该平台的帧内差错隐藏算法并观察实验中仍然存在的问题，进行总结并改进验证现有的差错隐藏算法，以实现更好的视频抗误码能力。
3. 研究方法与步骤
拟采用的方法：
主要使用文献研究法和实验法。首先对相关参考文献研究，了解H.264和其参考代码JM中的帧内误码掩盖算法的现状及不足。然后分析H.264中所使用的双线性插值恢复法等帧内误码掩盖方法，并在它的帧内掩盖算法：双线性插值法、最近边界优先和Radon变换的基础上对算法提出改进。然后在matlab中进行仿真实验，并与现有的算法比较，验证改进的优越性。
4. 参考文献
[1] 马宇峰，魏维，杨科利.视频通信中的错误隐藏技术[M].北京：国防工业出版社，2007.
[2] 马宇峰,蔡安妮.基于最小像素跨度准则的空域错误隐藏方法[J].通信学报，2005，26(1):1-5.
[3] 余兆明，查日勇，黄磊，周海娇.图像编码标准H.264技术[M].北京：人民邮电出版社，2006.
[4] 田丽华等，编码理论[M].西安：西安电子科技大学出版社，2003.
5. 工作计划
（1）、1月9日～1月10日 选择毕业设计课题，了解课题内容及相关技术要求；
（2）、2月25日～3月15日 按任务书要求撰写并提交开题报告；
（3）、3月16日～3月30日 课题调研、收集、查阅和学习科技文献资料，掌握与设计课题相关的基础知识的学习；
