Spatio-Temporal Error Concealment of I-frame using GOP structure of MPEG-2

MPEG-2의 GOP 구조를 이용한 I 프레임의 시공간적 오류 은닉

  • 강민정 (동국대학교 정보통신학과) ;
  • 류철 (동국대학교 정보통신학과)
  • Published : 2004.01.01

Abstract

This paper proposes more robust error concealment techniques (ECTs) for MPEG-2 intra coded frame. MPEG-2 source coding algorithm is very sensitive to transmission errors due to the use of variable-length coding. The transmission errors are corrected by error correction scheme, however, they cannot be revised properly. Error concealment (EC) is used to conceal the errors which are not corrected by error correction and to provide minimum visual distortion at the decoder. If errors are generated in intra coded frame, that is the starting frame of GOP, they are propagated to other inter coded frames due to the nature of motion compensated prediction coding. Such propagation of error may cause severe visual distortion. The proposed algorithm in this paper utilizes the spatio-temporal information of neighboring inter coded frames to conceal the successive slices errors occurred in I-frame. The proposed method also overcomes the problems that previous ECTs reside. The proposed algorithm generates consistent performance even in network where the violent transmission errors frequently occur. Algorithm is performed in MPEG-2 video codec and we can confirm that the proposed algorithm provides less visible distortion and higher PSNR than other approaches through simulations.

본 논문은 MPEG-2 인트라 (I) 프레임의 더욱 강화된 오류 은닉 기술을 제안한다. MPEG-2 소스 부호화 알고리즘은 가변장 부호화를 사용하기 때문에 채널 오류에 매우 민감하다. 채널에서 발생된 전송 오류는 오류 정정 기술을 사용하여 보정되지만 제대로 보정되지 않은 오류는 디코더에서 오류 은닉 기술을 사용함으로써 시각적 왜곡이 최소화될 수 있다. 또한 GOP의 시작 프레임인 I 프레임의 오류는 움직임 보상 예측 부호화 방식으로 인하여 다른 인터 프레임에 전달되어 더욱 심각한 화질 저하를 가져온다. 본 논문에서 제안하는 오류 은닉 방식은 I 프레임에 발생된 연속적인 슬라이스 오류를 인접한 인터 프레임의 시공간적 정보를 이용하여 기존 방식보다 효과적으로 처리하는 방식이다. 이 방식은 기존의 방식들이 갖는 시간적 그리고 공간적에서 발생하는 단점을 효율적으로 개선할 수 있으며, 전송 오류가 심한 망에서 발생되는 극심한 슬라이스 오류에서도 좋은 시각적 효과를 얻을수 있다. 알고리즘은 MPEG-2 비디오 코덱 범위에서 수행되었으며 모의실험을 통하여 제안된 방식이 다른 방식들보다 높은 PSNR과 개선된 시각적 효과를 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. MPEG-2 video and systems internationalstandard, IS0/IEC/JTC1/WG11 MPEG 94,Nov. 1994
  2. Sheila S. Hemami, 'Robust imagecommunication over wireless channels,'IEEE Magazine, vol. 39, pp. 120-124, Nov.2001 https://doi.org/10.1109/35.965369
  3. Y. Wang, S. Wenger, Jiangtao Wen andAggelos K. Katsaggelos, 'Error resilientvideo coding techniques,' IEEE Magazine, vol. 17, pp. 61-82, July 2000 https://doi.org/10.1109/79.855913
  4. Victor Debrunner, Linda Decrunner, LongjiWang and Sridhar Radhakrishnan, 'Errorcontrol and concealment for imagetransmission,' IEEE Communication Survey& Tutorials, vol. 3, pp. 2-9, 2000
  5. Y. Wang and Q. Zhu, 'Error control andconcealment for video communications: areview,' Proc. IEEE, vol. 86, pp. 974-997,May 1998 https://doi.org/10.1109/5.664283
  6. S. Aign and K. Fazel, 'Error detection &concealment measures in MPEG-2 videodecoder,' Proc. of the InternationalWorkshop on HDTV'94, Oct. 1994
  7. H. Sun, K. Challapali and J. Zdepski,'Error concealment in digital simulcastAD-HDTV decoder,' IEEE Trans.Consumer Electro., vol. 38, pp. 108-118,June 1992 https://doi.org/10.1109/30.156671
  8. J. W. Suh and Y. S. Ho, 'Errorconcealment based on directionalinterpolation,' IEEE Trans. ConsumerElectro., vol. 43, pp. 295-302, Aue. 1997 https://doi.org/10.1109/30.628616
  9. S. Tsekeridou and I. Pitas, 'MPEG-2 errorconcealment based on block-matchingprinciples,' 1EEE Trans. Circuits andSystems, vol. 10, pp. 646-657, June 2000
  10. S. Aign and K. Fazel, 'Temporal & spatialerror concealment techniques for hierarchicalMPEG-2 video codec,' Proc. Globecom'95,pp. 1778-1783
  11. M. H. Jo and W. J. Song, 'Errorconcealment for MPEG-2 video decoderswith enhanced coding mode estimation,'IEEE Trans. Consumer Etectro., vol. 46,pp. 962-969, Nov. 2000 https://doi.org/10.1109/30.920447