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Détection et dissimulation de la détérioration visuelle issue du décodage de séquences H.264 corrompues

Trudeau, Luc (2011). Détection et dissimulation de la détérioration visuelle issue du décodage de séquences H.264 corrompues. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Compte tenu de leur nature, les réseaux mobiles sont plus fortement enclins à la corruption de données que leurs contreparties filaires. Même si les données se rendent à destination, les bits endommagés entrainent le rejet des paquets qui les encapsulent. Ces pertes ont un impact important sur la qualité de l’expérience de l’utilisateur lors de la consultation de flux vidéos ou de la vidéophonie, et ce, surtout lorsque la retransmission n’est pas envisageable. On restreint l’usage des approches conventionnelles de résilience aux erreurs, tels la retransmission de trames ou l’ajout de trames redondantes, car elles imposent un fardeau considérable aux réseaux mobiles, ceux-ci étant déjà fortement achalandés.

Dans cet ouvrage, nous proposons la réutilisation sélective des données corrompues afin d’augmenter la qualité visuelle de séquences endommagées. Cette sélection est guidée par une nouvelle approche de détection de la détérioration visuelle dans le domaine des pixels. Elle combine la mesure des effets de bloc (discontinuités spatiales en bordure de blocs) à l’estimation du mouvement.

Notre méthode a été testée sur un ensemble de 17 séquences QCIF codées en H.264 avec des QP de 16 à 28 et soumis à des taux d’erreurs de 0.0004 à 0.0032. Nos résultats de simulation démontrent qu’il est possible de décoder des trames corrompues. La probabilité d’un décodage réussi varie de 20 % à 70 % selon les paramètres d’encodage et le taux d’erreurs subies lors du transport. De plus, notre algorithme, développé en fonction de la norme H.264, réussit à effectuer le bon choix de 81 % à 86 % et 88 % à 91 % des cas (selon les conditions). Lorsque notre algorithme est combiné au décodeur de référence H.264, nous observons un gain moyen 0.65 dB à 0.86 dB de PSNR par rapport au calque de trame et calque de tranche respectivement pour nos conditions de test.

Titre traduit

Detection and concealment of visual degradation resulting from erroneous H.264 sequences

Résumé traduit

In mobile video applications, where unreliable networks are commonplace, corrupted video packets can have a profound impact on the quality of the user experience. Error resilient mechanisms like retransmission and redundant frames may impose an unacceptable burden on mobile networks. In these cases a decoder-based error resilience approach, like the one described in this work, can help improve the end-user experience without adding load to the
network.

In this master’s thesis, we show that, in a wide range of operating conditions, selectively reusing data resulting from decodable broken packets leads to better results than frame copy. This selection is guided by a novel concept that combines motion estimation and a measure of blocking artefacts at block edges to predict visual degradation caused by the decoding of erroneous packets.

The proposed solution was tested against 17, H.264 coded, QCIF sequence with quantization parameters from 16 to 28 and exposed to bit error rates of 0.0004 to 0.0032. Simulation results show that the probability of successfully decoding a broken sequence varies from 20 % to 70 % (depending on operating conditions). Combined with the proposed solution, the H.264/AVC JM reference software decoder, can select the best option between frame copy and the erroneous frame decoding in 81 % to 86 % and 88 % to 91 % of the test cases (depending on operating conditions).We also obtain an average gain of 0.65 dB to 0.86 dB when evaluated against frame copy and slice copy depending on our testing conditions.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie des technologies de l'information" Bibliogr. : f. [153]-156.
Mots-clés libres: Vidéo numérique Normes. Vidéo numérique Méthodes de simulation. Corrompu, Décodage, Détection, Détérioration, Dissimulation, Erreur, H.264, Mobile, Pixel, QCIF, Réseau, Séquence, Transport, Visuel
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Coulombe, Stéphane
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 20 juill. 2011 16:22
Dernière modification: 02 mars 2017 01:20
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/896

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