A Spatial Error Concealment Technique with Low Complexity for Intra-frame in the H.264 Standard

H.264 인트라 프레임을 위한 저복잡도(低複雜度) 공간적 에러은닉 기법

  • 김동형 (한양대학교 전자통신전파공학과 영상처리 및 신호처리 연구실) ;
  • 조상협 (한양대학교 전자통신전파공학과 영상처리 및 신호처리 연구실) ;
  • 정제창 (한양대학교 전자전기컴퓨터 공학부)
  • Published : 2006.05.01

Abstract

H.264 adopts new coding tools such as intra-prediction, loop filter, etc. The adoption of these tools enables an H.264-coded bitstream to have more information compared with previous standards. In this paper we proposed an effective spatial error concealment method for H.264. Among the information included in an H.264-coded bitstream, we use intra-mode for recovering a damaged block. This is because prediction direction in intra-mode is highly correlated to the edge direction of a lost macroblock. We first estimate the edge direction using intra-modes of blocks adjacent to a lost macroblock, and classify the area in a damaged macroblock into the edge and the flat area. And then our method recovers pixel values in the edge area using edge-directed interpolation, and recovers pixel values in the flat area using weighted interpolation. Simulation results show the proposed method yields better video quality than conventional approaches by 0.35 to 5.48 dB.

H.264 표준은 공간영역에서의 인트라 예측, 루프필터 등과 같은 새로운 부호화 도구를 사용한다. 이러한 부호화 도구들의 사용으로 인해 H.264 비트스트림은 이전의 부호화 표준들과 비교하여 보다 많은 정보를 가지게 된다. 본 논문은 H.264의 인트라 프레임에서의 공간적 에러은닉 기법에 관한 것으로 H.264 비트스트림 내에 포함되어 있는 인트라블록의 예측모드 정보를 이용하여 손실된 블록을 공간적으로 복원한다. 인트라 블록의 예측모드 정보는 해당 블록내의 에지방향과 상당한 관련이 있기 때문에 인트라 프레임에서의 손실된 매크로블록을 복원하는 데 효과적으로 사용될 수 있다. 제안하는 알고리듬은 먼저 주변의 예측모드정보를 사용하여 손실된 매크로블록의 에지방향을 예측하고, 손실된 블록을 에지영역과 평탄영역으로 구분한다. 이후 에지영역은 에지기반의 방향성 복원기법을 사용하여 복원하며, 평탄영역은 가중평균을 이용한 보간 기법을 사용하여 복원한다. 실험 결과 제안하는 알고리듬은 이전의 방법과 비교하여 적게는 0.35 dB 부터 많게는 5.48 dB까지의 화질 향상을 가져온다.

Keywords

References

  1. T. Wiegand, 'Version 3 of H.264/AVC,' Doc. JVT-K051, June 2004
  2. Thomas Wiegand, Gary J. Sullivan, 'Overview of the H.264/AVC Video Coding Standard,' IEEE Trans. Circuits and Systems for Video Technology, vol. 13, pp. 560-576, July 2003 https://doi.org/10.1109/TCSVT.2003.815165
  3. Young H. Jung, Yong-goo Kim, and Yoonsik Choe, 'Robust error concealment algorithm using iterative weighted boundary matching criterion,' Proc. ICIP, pp.384-387, 2000
  4. Y. Wang, Q.F. Zhu, and L. Shaw, 'Maximally smooth image recovery in transform coding,' IEEE Trans. Communication, vol. 41, pp. 1544-1551, 1993 https://doi.org/10.1109/26.237889
  5. X. Lee, Y.Q. Zhang, and A. Leon-Garcia, 'Information loss recovery for block-based image coding techniques-a fuzzy logic approach,' IEEE Trans. Image Processing, vol. 4, pp. 259-273, 1995 https://doi.org/10.1109/83.366475
  6. H. Sun and W. Kwok, 'Concealment of damaged block transform coded images using projections into convex sets,' IEEE Trans. Image Processing, vol. 4, pp. 470-477, 1995 https://doi.org/10.1109/83.370675
  7. Z. Alkachouh and M.G. Bellanger, 'Fast DCT-based spatial domain interpolation of blocks in images,' IEEE Trans. Image Processing, vol. 9, pp. 729-732, 2000 https://doi.org/10.1109/83.841948
  8. J. Park, D.C. Park, R.J. Marks, and M.A. El-Sharkawi, 'Recovery of image blocks using the method of alternating projections,' IEEE Trans. Image Processing, vol. 14, pp. 461-474, 2005 https://doi.org/10.1109/TIP.2004.842354
  9. JVT Model; http.//bs.hhi.de/-suehring/tml/download/jm101.zip
  10. 유현선, 김원기, 정제창, '방향성 보간을 이용한 공간적 에러은닉 기법,' 한국 통신학회 논문지, vol. 30, no. 3C, pp. 133-140, 2005