[發明專利]一種基于柯西RS編碼的視頻幀數據網絡傳輸方法

有效

• 申請號: 201310085233.1
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103152652A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 蔣榮欣;李洪;周凡;陳耀武
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04N21/647
• 分類號: H04N21/647;H04N21/643
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及音視頻數據網絡傳輸領域，具體涉及一種基于柯西RS編碼的視頻幀數據網絡傳輸方法。

背景技術

目前國內外在網絡數據可靠傳輸研究方面已經取得了諸多成果，如自動重傳機制(ARQ)、無需重傳的前向糾錯編碼算法(FEC)或者結合自動重傳和前向糾錯的實現機制，其中FEC的實現又有多種方法，如Turbo碼、Pro-MPEG?CoP3碼、Raptor碼和RS碼等。

自動重傳機制(ARQ)即當接收端檢測到數據包丟失時需要發送重傳請求給發送端，發送端根據接收到的重傳請求包再次發送需要重傳的數據包。這種方法原理上簡單，但實現上存在諸多問題，如需要在發送端緩存已經發送的但還未進行確認的數據包，直到被確認或需要進行重傳；并且當應用于復雜的網絡拓撲結構（如存在多級路由的網絡環境），或者運用于諸如深空通信領域之類的高延時高丟包率環境時，重傳數據會引入較大的延時，這在實時性要求較高的視頻系統領域是無法令人接受的。

FEC(Forward?Error?Correction，前向糾錯)是一種基于差錯和糾錯編碼的數據編碼技術，通信領域中常使用它對通信過程中出現的差錯進行糾正。FEC是一種很好的適用于實時視頻應用的丟包恢復策略。

Raptor碼是FEC編碼方法中的一種，其主要思想是采用兩步編碼方法，首先用傳統糾刪碼對源符號進行預編碼，生成中間符號，然后對中間符號采用弱化的LT進行再次編碼，最終生成編碼符號。這樣實現編碼時需要對源符號做兩次運算，并且兩次運算是不同的運算，實現起來會比較復雜。

發明內容

本發明提供了一種基于柯西RS編碼的視頻幀數據網絡傳輸方法，操作簡單，易于實現，可以高效率地恢復在網絡傳輸過程中丟失的視頻幀數據包。

一種基于柯西RS編碼的視頻幀數據網絡傳輸方法，包括以下步驟：

a、預先定義一個柯西RS生成矩陣；該柯西RS生成矩陣的行數大于每一幀視頻幀的數據包數；

b、將壓縮后的視頻幀數據打包成符合網絡應用層協議的數據包序列；

c、動態選取所述柯西RS生成矩陣的柯西子矩陣，利用選取出的柯西子矩陣，通過一次矩陣運算對各視頻幀的數據包序列進行兩次柯西RS編碼得到對應的校驗包；

所述兩次柯西RS編碼包括：

c-1、每一視頻幀的數據包序列與對應的柯西子矩陣進行運算生成一次校驗包；

c-2、將所有視頻幀分成若干視頻幀組，各個視頻幀組中的所有數據包序列與對應的柯西子矩陣進行運算生成二次校驗包；

d、對步驟b數據包序列中的所有數據包和步驟c中的一次校驗包做對角交織，生成交織后亂序的數據包和一次校驗包序列；進行對角交織時，在數據包和一次校驗包所構成的陣列中，若最后一行的末尾包含空位，則該空位不參與對角交織時的循環移位；

e、將二次校驗包序列、亂序的數據包和一次校驗包序列發送至網絡；

f、從網絡接收所述二次校驗包序列、亂序的數據包和一次校驗包序列，根據步驟d對角交織的逆過程，對亂序的數據包和一次校驗包序列重新排序；

g、根據所述二次校驗包序列以及重新排序后的數據包和一次校驗包序列判斷是否有數據包丟失，如果沒有數據包丟失，則將接收到的數據包送至視頻解碼器解碼；如果有數據包丟失，則利用一次校驗包或者二次校驗包對丟失的數據包進行恢復后，與接收到的數據包一起送至視頻解碼器解碼。

所述步驟g中丟失的數據包恢復具體操作如下：

g-1、針對每一視頻幀組中的各個視頻幀，如果該視頻幀的數據包丟失數量小于等于正確接收到的該視頻幀對應的一次校驗包的數量，則將接收到的該視頻幀的數據包和一次校驗包序列與該視頻幀對應的柯西RS子矩陣的逆矩陣相乘做一次解碼恢復丟失的數據包；

g-2、針對每一視頻幀組中的所有視頻幀，如果經過步驟g-1后該視頻幀組中尚未恢復的數據包丟失數量小于等于正確接收到的該視頻幀組對應的二次校驗包的數量，則將接收到的該視頻幀組的數據包和二次校驗包序列與該視頻幀組對應的柯西RS子矩陣的逆矩陣相乘做二次解碼恢復丟失的數據包。