[發(fā)明專利]H.264編碼視頻數(shù)據(jù)無線傳輸方法及無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210002613.X
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102447910A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫知信;張曉磊;宮婧
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04N7/64
• 分類號: H04N7/64;H04N7/26;H04N7/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種視頻數(shù)據(jù)無線傳輸方法，尤其涉及一種H.264編碼視頻數(shù)據(jù)無線傳輸方法，以及使用該方法的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，屬于網(wǎng)絡(luò)傳輸中數(shù)據(jù)編碼技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)和3G網(wǎng)絡(luò)的大力發(fā)展，為智能家居、“智慧地球”的實現(xiàn)提供了無限的可能。而在現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)的支持下的手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)則是一種典型應(yīng)用，它可應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)家居安防等功能，具有重要的實際應(yīng)用意義。

手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻信息的傳輸都是基于無線信道的，眾所周知，無線視頻傳輸中面臨三方面的挑戰(zhàn)：壓縮效率、功率分配和差錯控制。其中，由于無線信道極其容易產(chǎn)生誤碼擴(kuò)散現(xiàn)象，從而導(dǎo)致重建視頻質(zhì)量的嚴(yán)重下降，所以差錯控制就顯得尤為本質(zhì)。

視頻差錯控制技術(shù)是指編碼器通過增加相應(yīng)的編碼策略或者改進(jìn)視頻碼流的結(jié)構(gòu)，使視頻解碼器便于檢測差錯，并利用圖像中的空間及時間相關(guān)性來恢復(fù)因差錯而丟失或毀壞的數(shù)據(jù)，降低信道差錯對圖像傳輸質(zhì)量影響的技術(shù)。針對這種情況，目前在手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中根據(jù)控制機(jī)制作用的位置和工作方式不同，已提出并應(yīng)用了許多差錯控制技術(shù)，但許多信源編碼還是相對獨立于信道傳輸，并未完整、系統(tǒng)的考慮視頻內(nèi)容與信道差錯控制相結(jié)合的整體特性，也未考慮到在整個過程中融合基于內(nèi)容的的視頻分析處理技術(shù)來適應(yīng)無線信道的特性。

現(xiàn)有的手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)所使用的差錯控制技術(shù)的情況：

(1)視頻內(nèi)容的差錯控制：現(xiàn)有大部分的手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)很少將差錯控制顆粒粒度擴(kuò)展到視頻內(nèi)容，最多在解碼端對視頻對象采用差錯隱藏方法，而在編碼器端，不會采用H.264標(biāo)準(zhǔn)所提供的差錯控制技術(shù)對視頻內(nèi)容進(jìn)行差錯控制，即使用到，也只是將視頻內(nèi)容作為一個整體，運用H.264標(biāo)準(zhǔn)所提供的某一種差錯控制技術(shù)進(jìn)行差錯控制。雖然這樣可以達(dá)到減少傳輸延時、增加服務(wù)器的工作量的目的，但卻失去了接收端圖像高質(zhì)量、低失真恢復(fù)的保證。即使此時在接收端采用差錯隱藏技術(shù)，也存在一些不可避免的問題，例如，空域掩蓋技術(shù)是假設(shè)相鄰圖像塊中存在強(qiáng)相關(guān)性，因此這種方法不適于物體邊緣或者運動劇烈的部分；另外，基于視頻對象的差錯隱藏方法的前提是能夠事先得到視頻圖像的內(nèi)容，可這對于許多應(yīng)用場合是不適用的。

(2)數(shù)據(jù)包的差錯控制：經(jīng)過H.264編碼后形成的視頻幀最終是要封裝在一個個數(shù)據(jù)包在物理層中進(jìn)行傳輸?shù)摹＿@些數(shù)據(jù)包在傳輸過程中也會出現(xiàn)丟包、誤碼、數(shù)據(jù)丟失的問題，從而影響了一幀數(shù)據(jù)的恢復(fù)。所以一個可靠的視頻監(jiān)控系統(tǒng)會在數(shù)據(jù)鏈路層對這一個個數(shù)據(jù)包進(jìn)行差錯控制。

目前已有的基于無線信道的傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)鏈路層中使用的差錯控制方案有：

方案一：前向糾錯技術(shù)(FEC)

前向糾錯技術(shù)(FEC)即在傳輸碼列中加入冗余糾錯碼，在一定條件下，當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包出錯時，可利用傳輸碼列中的冗余糾錯碼進(jìn)行糾錯。

優(yōu)點：處理開銷低，延時小，實時性好；

缺點：可靠性較低，編譯碼設(shè)備復(fù)雜且昂貴。

方案二：自動重傳技術(shù)(ARQ)

自動重傳技術(shù)(ARQ)即通過接收方請求發(fā)送方重傳出錯的數(shù)據(jù)報文來恢復(fù)出錯的報文。

優(yōu)點：簡單，系統(tǒng)可靠性高；

缺點：需要反饋信道，延時大，實時性不好。

方案三：混合自動請求重傳機(jī)制(混合FEC/ARQ)

混合FEC/ARQ技術(shù)即在ARQ中引入了一個子項，用來糾正出現(xiàn)的傳輸錯誤來減少重傳的次數(shù)以滿足時延的要求，即在糾錯能力范圍內(nèi)可以自動糾錯，超出這個范圍才進(jìn)行重傳。

優(yōu)點：是FEC和ARQ技術(shù)的一種折衷，通過限定重傳的次數(shù)以滿足時延的需求；

缺點：受到FEC編碼效率的限制，固定的自動重傳次數(shù)不能適應(yīng)多變的無線信道的條件。

(3)基于編解碼器交互的差錯控制方法：編碼/解碼器交互的差錯控制方法要求必須存在反向信道，并且通常只適用于點到點的情況。應(yīng)答模式具有較強(qiáng)的抑制差錯擴(kuò)散的能力，但是當(dāng)往返延時較大的時候，編碼效率明顯降低。無應(yīng)答模式適用于信道差錯率不高的情況，但是差錯會在往返延遲時間內(nèi)擴(kuò)散蔓延。如何根據(jù)信道的情況自動切換，目前仍有一定的難度。

綜上所述，現(xiàn)有的差錯控制技術(shù)在手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用將使手機(jī)客戶端圖像的質(zhì)量大打折扣，此方面的問題必然會成為影響智能家居的應(yīng)用推廣的因素之一。

發(fā)明內(nèi)容