Survey of Error Concealment techniques: Research directions and open issues

© 2015 IEEE. Error Concealment (EC) techniques use either spatial, temporal or a combination of both types of information to recover the data lost in transmitted video. In this paper, existing EC techniques are reviewed, which are divided into three categories, namely Intra-frame EC, Inter-frame EC, and Hybrid EC techniques. We first focus on the EC techniques developed for the H.264/AVC standard. The advantages and disadvantages of these EC techniques are summarized with respect to the features in H.264. Then, the EC algorithms are also analyzed. These EC algorithms have been recently adopted in the newly introduced H.265/HEVC standard. A performance comparison between the classic EC techniques developed for H.264 and H.265 is performed in terms of the average PSNR. Lastly, open issues in the EC domain are addressed for future research consideration

Robust density modelling using the student's t-distribution for human action recognition

The extraction of human features from videos is often inaccurate and prone to outliers. Such outliers can severely affect density modelling when the Gaussian distribution is used as the model since it is highly sensitive to outliers. The Gaussian distribution is also often used as base component of graphical models for recognising human actions in the videos (hidden Markov model and others) and the presence of outliers can significantly affect the recognition accuracy. In contrast, the Student's t-distribution is more robust to outliers and can be exploited to improve the recognition rate in the presence of abnormal data. In this paper, we present an HMM which uses mixtures of t-distributions as observation probabilities and show how experiments over two well-known datasets (Weizmann, MuHAVi) reported a remarkable improvement in classification accuracy. © 2011 IEEE

Low Complexity Multiview Video Coding

3D video is a technology that has seen a tremendous attention in the recent years. Multiview Video Coding (MVC) is an extension of the popular H.264 video coding standard and is commonly used to compress 3D videos. It offers an improvement of 20% to 50% in compression efficiency over simulcast encoding of multiview videos using the conventional H.264 video coding standard. However, there are two important problems associated with it: (i) its superior compression performance comes at the cost of significantly higher computational complexity which hampers the real-world realization of MVC encoder in applications such as 3D live broadcasting and interactive Free Viewpoint Television (FTV), and (ii) compressed 3D videos can suffer from packet loss during transmission, which can degrade the viewing quality of the 3D video at the decoder. This thesis aims to solve these problems by presenting techniques to reduce the computational complexity of the MVC encoder and by proposing a consistent error concealment technique for frame losses in 3D video transmission. The thesis first analyses the complexity of the MVC encoder. It then proposes two novel techniques to reduce the complexity of motion and disparity estimation. The first method achieves complexity reduction in the disparity estimation process by exploiting the relationship between temporal levels, type of macroblocks and search ranges while the second method achieves it by exploiting the geometrical relation- ship between motion and disparity vectors in stereo frames. These two methods are then combined with other state-of-the-art methods in a unique framework where gains add up. Experimental results show that the proposed low-complexity framework can reduce the encoding time of the standard MVC encoder by over 93% while maintaining similar compression efficiency performance. The addition of new View Synthesis Prediction (VSP) modes to the MVC encoding framework improves the compression efficiency of MVC. However, testing additional modes comes at the cost of increased encoding complexity. In order to reduce the encoding complexity, the thesis, next, proposes a bayesian early mode decision technique for a VSP enhanced MVC coder. It exploits the statistical similarities between the RD costs of the VSP SKIP mode in neighbouring views to terminate the mode decision process early. Results indicate that the proposed technique can reduce the encoding time of the enhanced MVC coder by over 33% at similar compression efficiency levels. Finally, compressed 3D videos are usually required to be broadcast to a large number of users where transmission errors can lead to frame losses which can degrade the video quality at the decoder. A simple reconstruction of the lost frames can lead to inconsistent reconstruction of the 3D scene which may negatively affect the viewing experience of a user. In order to solve this problem, the thesis proposes, at the end, a consistency model for recovering frames lost during transmission. The proposed consistency model is used to evaluate inter-view and temporal consistencies while selecting candidate blocks for concealment. Experimental results show that the proposed technique is able to recover the lost frames with high consistency and better quality than two standard error concealment methods and a baseline technique based on the boundary matching algorithm

High capacity data embedding schemes for digital media

High capacity image data hiding methods and robust high capacity digital audio watermarking algorithms are studied in this thesis. The main results of this work are the development of novel algorithms with state-of-the-art performance, high capacity and transparency for image data hiding and robustness, high capacity and low distortion for audio watermarking.En esta tesis se estudian y proponen diversos métodos de data hiding de imágenes y watermarking de audio de alta capacidad. Los principales resultados de este trabajo consisten en la publicación de varios algoritmos novedosos con rendimiento a la altura de los mejores métodos del estado del arte, alta capacidad y transparencia, en el caso de data hiding de imágenes, y robustez, alta capacidad y baja distorsión para el watermarking de audio.En aquesta tesi s'estudien i es proposen diversos mètodes de data hiding d'imatges i watermarking d'àudio d'alta capacitat. Els resultats principals d'aquest treball consisteixen en la publicació de diversos algorismes nous amb rendiment a l'alçada dels millors mètodes de l'estat de l'art, alta capacitat i transparència, en el cas de data hiding d'imatges, i robustesa, alta capacitat i baixa distorsió per al watermarking d'àudio.Societat de la informació i el coneixemen

Inspection and evaluation of artifacts in digital video sources

Streaming digital video content providers such as YouTube, Amazon, Hulu, and Netflix collaborate with production teams to obtain new and old video content. These collaborations lead to an accumulation of video sources, some of which might contain unacceptable visual artifacts. Artifacts may inadvertently enter the video master at any point in the production pipeline, due to any of a number of equipment and user failures. Unfortunately, these artifacts are difficult to detect since no pristine reference exists for comparison. As of now, few automated tools exist that can effectively capture the most common forms of these artifacts. This work studies no-reference video source inspection for generalized artifact detection and subjective quality prediction, which will ultimate inform decisions related to acquisition of new content. Automatically identifying the locations and severities of video artifacts is a difficult problem. We have developed a general method for detecting local artifacts by learning differences in the statistics between distorted and pristine video frames. Our model, which we call the Video Impairment Mapper (VID-MAP), produces a full resolution map of artifact detection probabilities based on comparisons of excitatory and inhibatory convolutional responses. Validation on a large database shows that our method outperforms the previous state-of-the-art of even distortion-specific detectors. A variety of powerful picture quality predictors are available that rely on neuro-statistical models of distortion perception. We extend these principles to video source inspection, by coupling spatial divisive normalization with a series of filterbanks tuned for artifact detection, implemented using a common convolutional framework. We developed the Video Impairment Detection by SParse Error CapTure (VIDSPECT) model, which leverages discriminative sparse dictionaries that are tuned to detect specific artifacts. VIDSPECT is simple, highly generalizable, and yields better accuracy than competing methods. To evaluate the perceived quality of video sources containing artifacts, we built a new digital video database, called the LIVE Video Masters Database, which contains 384 videos affected by the types of artifacts encountered in otherwise pristine digital video sources. We find that VIDSPECT delivers top performance on this database for most artifacts tested, and competitive performance otherwise, using the same basic architecture in all cases.Electrical and Computer Engineerin

Construction de mosaïques de super-résolution à partir de la vidéo de basse résolution. Application au résumé vidéo et la dissimulation d'erreurs de transmission.

La numérisation des vidéos existantes ainsi que le développement explosif des services multimédia par des réseaux comme la diffusion de la télévision numérique ou les communications mobiles ont produit une énorme quantité de vidéos compressées. Ceci nécessite des outils d’indexation et de navigation efficaces, mais une indexation avant l’encodage n’est pas habituelle. L’approche courante est le décodage complet des ces vidéos pour ensuite créer des indexes. Ceci est très coûteux et par conséquent non réalisable en temps réel. De plus, des informations importantes comme le mouvement, perdus lors du décodage, sont reestimées bien que déjà présentes dans le flux comprimé. Notre but dans cette thèse est donc la réutilisation des données déjà présents dans le flux comprimé MPEG pour l’indexation et la navigation rapide. Plus précisément, nous extrayons des coefficients DC et des vecteurs de mouvement. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes en particulier intéressés à la construction de mosaïques à partir des images DC extraites des images I. Une mosaïque est construite par recalage et fusion de toutes les images d’une séquence vidéo dans un seul système de coordonnées. Ce dernier est en général aligné avec une des images de la séquence : l’image de référence. Il en résulte une seule image qui donne une vue globale de la séquence. Ainsi, nous proposons dans cette thèse un système complet pour la construction des mosaïques à partir du flux MPEG-1/2 qui tient compte de différentes problèmes apparaissant dans des séquences vidéo réeles, comme par exemple des objets en mouvment ou des changements d’éclairage. Une tâche essentielle pour la construction d’une mosaïque est l’estimation de mouvement entre chaque image de la séquence et l’image de référence. Notre méthode se base sur une estimation robuste du mouvement global de la caméra à partir des vecteurs de mouvement des images P. Cependant, le mouvement global de la caméra estimé pour une image P peut être incorrect car il dépend fortement de la précision des vecteurs encodés. Nous détectons les images P concernées en tenant compte des coefficients DC de l’erreur encodée associée et proposons deux méthodes pour corriger ces mouvements. Unemosaïque construite à partir des images DC a une résolution très faible et souffre des effets d’aliasing dus à la nature des images DC. Afin d’augmenter sa résolution et d’améliorer sa qualité visuelle, nous appliquons une méthode de super-résolution basée sur des rétro-projections itératives. Les méthodes de super-résolution sont également basées sur le recalage et la fusion des images d’une séquence vidéo, mais sont accompagnées d’une restauration d’image. Dans ce cadre, nous avons développé une nouvelleméthode d’estimation de flou dû au mouvement de la caméra ainsi qu’une méthode correspondante de restauration spectrale. La restauration spectrale permet de traiter le flou globalement, mais, dans le cas des obvi jets ayant un mouvement indépendant du mouvement de la caméra, des flous locaux apparaissent. C’est pourquoi, nous proposons un nouvel algorithme de super-résolution dérivé de la restauration spatiale itérative de Van Cittert et Jansson permettant de restaurer des flous locaux. En nous basant sur une segmentation d’objets en mouvement, nous restaurons séparément lamosaïque d’arrière-plan et les objets de l’avant-plan. Nous avons adapté notre méthode d’estimation de flou en conséquence. Dans une premier temps, nous avons appliqué notre méthode à la construction de résumé vidéo avec pour l’objectif la navigation rapide par mosaïques dans la vidéo compressée. Puis, nous établissions comment la réutilisation des résultats intermédiaires sert à d’autres tâches d’indexation, notamment à la détection de changement de plan pour les images I et à la caractérisation dumouvement de la caméra. Enfin, nous avons exploré le domaine de la récupération des erreurs de transmission. Notre approche consiste en construire une mosaïque lors du décodage d’un plan ; en cas de perte de données, l’information manquante peut être dissimulée grace à cette mosaïque

Recent Advances in Steganography

Steganography is the art and science of communicating which hides the existence of the communication. Steganographic technologies are an important part of the future of Internet security and privacy on open systems such as the Internet. This book's focus is on a relatively new field of study in Steganography and it takes a look at this technology by introducing the readers various concepts of Steganography and Steganalysis. The book has a brief history of steganography and it surveys steganalysis methods considering their modeling techniques. Some new steganography techniques for hiding secret data in images are presented. Furthermore, steganography in speeches is reviewed, and a new approach for hiding data in speeches is introduced