[發(fā)明專利]基于不等差錯保護(hù)的實時視頻通信方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310038117.4
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103067719A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董育寧;黃超;陳海波
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/64;H04N21/238;H04N21/438;H04L1/00
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務(wù)所 32241
• 代理人: 唐小紅

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線視頻通信領(lǐng)域，尤其涉及一種在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為防止誤碼傳播，根據(jù)視頻碼流數(shù)據(jù)的重要性進(jìn)行不等差錯保護(hù)的實時視頻通信方法。

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背景技術(shù)

無線通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的傳輸信道并不可靠，在視頻比特流的傳輸過程中，信道干擾、網(wǎng)絡(luò)擁塞等問題將會導(dǎo)致隨機(jī)比特錯誤、突發(fā)性差錯及分組丟失誤碼等現(xiàn)象，造成所傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)信息丟失。針對低比特率視頻通信應(yīng)用的H.264標(biāo)準(zhǔn)由于其運動補(bǔ)償機(jī)制的影響，預(yù)測編碼中的誤碼將在時間和空間上擴(kuò)散，任何當(dāng)前幀中的差錯都將影響參照它的后續(xù)幀；變長編碼序列中的誤碼，將空間擴(kuò)散而影響GOP內(nèi)很大區(qū)域，直到下一個同步點；該系列標(biāo)準(zhǔn)采用熵編碼方式以獲得高壓縮率，而熵編碼的最大缺陷是對誤碼十分敏感。碼流在傳輸過程中即使出現(xiàn)少量誤碼，都可能導(dǎo)致視覺質(zhì)量嚴(yán)重惡化。因此，H.264視頻流的魯棒性傳輸對于無線多媒體應(yīng)用十分重要。

由于底層網(wǎng)絡(luò)的不可靠，有損網(wǎng)絡(luò)中視頻傳輸?shù)目拐`碼技術(shù)研究已成為重要的需求。為滿足視頻通信的實時性，視頻傳輸中通常不采用自動請求重傳（ARQ，Automatic?Request?Retransmission）的方式重傳接收錯誤的數(shù)據(jù)，而采用前向糾錯（FEC）技術(shù)來進(jìn)行分組保護(hù)。目前常用的前向糾錯碼主要有RS（Reed?Solomon）碼、LDPC（Low?Density?Erasure?Code）碼和LDGM碼等。

采用前向糾錯碼可以提高視頻傳輸?shù)男Ч珜τ趯崟r視頻應(yīng)用來說時延也是一個很重要的參數(shù)。在現(xiàn)有方法中，E.?Baccaglini等采用RS碼進(jìn)行FEC保護(hù)，RS碼塊中的源數(shù)據(jù)分組包含整個GOP幀，因此引入一個GOP的時延。X.?Yang等采用的方法中RS碼塊的源數(shù)據(jù)分組包含一個子GOP幀，因此時延取決于子GOP的長度。N.?Tomos等采用RS碼進(jìn)行幀級保護(hù)，因此沒有時延。然而，對于幀級的FEC保護(hù)，源數(shù)據(jù)分組較少，使得FEC碼性能降低。針對上述問題，Jimin?Xiao提出了一種實時FEC視頻傳輸?shù)男路椒āＴ摲椒ㄖ胁捎肦S碼保護(hù)多個視頻幀增強(qiáng)RS碼的性能，同時沒有引入時延。但該方法沒有考慮視頻分組的重要性等級，需進(jìn)一步改進(jìn)。

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發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明通過研究不等差錯保護(hù)和實時FEC的視頻傳輸方法，提出了一種基于LDGM-UEP的實時H.264視頻傳輸抗誤碼方法。該方法在解碼器端沒有引入時延，但是有效的阻止了誤碼掩蓋失真擴(kuò)散到后續(xù)幀。

技術(shù)方案：本發(fā)明方法在發(fā)送端采用LDGM碼對包含多個幀的子GOP進(jìn)行不等差錯保護(hù)。在接收端，視頻解碼器只需要子GOP中的某一幀的分組就可以解碼顯示該幀。由于解碼器無需等待子GOP中的所有分組都接收，解碼端無時延引入。接著，當(dāng)子GOP中的所有分組都接收完成后，LDGM譯碼器嘗試恢復(fù)丟失的分組。若LDGM譯碼器恢復(fù)出該子GOP中所有的丟失分組，則視頻解碼器對該子GOP中所有分組進(jìn)行重新解碼并更新參考幀，從而阻止誤碼掩蓋的失真擴(kuò)散到后續(xù)幀。

該方法包括：

進(jìn)程一：發(fā)送端對輸入的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行信源編碼，得到重要等級不同的多個視頻碼流，采用前向糾錯FEC技術(shù)對各個視頻碼流構(gòu)成的分組進(jìn)行保護(hù)，提高視頻傳輸系統(tǒng)可靠性；

進(jìn)程二：接收端對收到的視頻碼流進(jìn)行實時解碼，主要包括采用誤碼掩蓋技術(shù)進(jìn)行誤碼恢復(fù)，并結(jié)合FEC技術(shù)阻止誤碼掩蓋失真擴(kuò)散到后續(xù)幀。

前向糾錯FEC技術(shù)，對H.264編碼器輸出的視頻碼流，在I幀和各子GOP幀結(jié)束后加入LDGM保護(hù)分組，對不同重要等級數(shù)據(jù)進(jìn)行不等差錯保護(hù)UEP，給更重要的數(shù)據(jù)加更多的保護(hù)分組；對于LDGM編碼，源數(shù)據(jù)分組保持不變，校驗分組直接附加在其后，從而無編碼時延。