[發(fā)明專利]適用于低帶寬無線通信信道的視頻編碼裝置及其編碼方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310201344.4
• 申請(qǐng)日: 2013-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN103227926A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何兵兵;吳艾久;石海春;程旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥優(yōu)爾電子科技有限公司
• 主分類號(hào): H04N7/26
• 分類號(hào): H04N7/26;H04W84/18
• 代理公司: 安徽匯樸律師事務(wù)所 34116
• 代理人: 方榮肖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種視頻信號(hào)處理裝置及其處理方法，具體地說是一種適用于低帶寬、高誤碼率的無線通信信道的視頻編碼裝置及其編碼方法。

背景技術(shù)

為滿足野外特定需求，需要通過無線自組網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)交換，典型的自組網(wǎng)絡(luò)包括Sub-GHz無線交換網(wǎng)絡(luò)等，該類網(wǎng)絡(luò)信道帶寬通常較低且傳輸錯(cuò)誤率高，可滿足一般的文字信息傳輸，但在傳輸視頻數(shù)據(jù)時(shí)，存在明顯缺陷，主要體現(xiàn)在1）錯(cuò)誤率高，導(dǎo)致丟包率高，視頻接收端無法重建多數(shù)幀；3）對(duì)所有視頻數(shù)據(jù)采用前向糾錯(cuò)碼進(jìn)行處理，但受限于低帶寬，接收端幀頻大幅降低。

目前視頻技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，如網(wǎng)上可視會(huì)議、網(wǎng)上可視電子商務(wù)、網(wǎng)上政務(wù)、網(wǎng)上購物、網(wǎng)上學(xué)校、遠(yuǎn)程醫(yī)療、網(wǎng)上研討會(huì)、網(wǎng)上展示廳、個(gè)人網(wǎng)上聊天、可視咨詢等業(yè)務(wù)。但是以上所有的應(yīng)用都必須壓縮。隨著視頻編碼技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已發(fā)展出多類適合不同應(yīng)用領(lǐng)域的編碼方法，包括MJPEG，MPEG系列（含Mpeg1、Mpeg2、Mpeg4）以及H.26X系列。

其中H.264集中了以往標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，并吸收了以往標(biāo)準(zhǔn)制定中積累的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)簡潔。H.264創(chuàng)造了多參考幀、多塊類型、整數(shù)變換、幀內(nèi)預(yù)測(cè)等新的壓縮技術(shù)，使用了更精細(xì)的分象素運(yùn)動(dòng)矢量（1/4、1/8）和新一代的環(huán)路濾波器，使得壓縮性能大大提高，系統(tǒng)更加完善。H.264標(biāo)準(zhǔn)的主要目標(biāo)是與其它現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，在相同的帶寬下提供更加優(yōu)秀的圖象質(zhì)量。H.264與以前的國際標(biāo)準(zhǔn)如H.263和MPEG-4相比，為達(dá)到高效的壓縮，充分利用了各種冗余，統(tǒng)計(jì)冗余和視覺生理冗余。

針對(duì)CIF格式的視頻源，不同的自然背景壓縮后的h.264視頻流碼率一般在200kpb至400kbps，在網(wǎng)絡(luò)傳輸錯(cuò)誤率較高時(shí)（約0.1%）時(shí)通常采用前向糾錯(cuò)碼對(duì)壓縮視頻流進(jìn)行處理以提高抗干擾能力，通常會(huì)再增加碼率50kbps左右。

目前在自組網(wǎng)中完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單向視頻數(shù)據(jù)傳輸，采用的無線自組網(wǎng)絡(luò)通信信道帶寬為300kbps，傳輸層以20字節(jié)為一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行順序傳輸，單個(gè)數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤率為1%，其中數(shù)據(jù)包在傳輸過程中不會(huì)丟失，錯(cuò)誤的字節(jié)以0x00進(jìn)行填充。整個(gè)應(yīng)用的邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。發(fā)送終端采集視頻后采用開源模塊X264實(shí)現(xiàn)h.264壓縮編碼，由于傳輸層至上沒有實(shí)現(xiàn)IP層等類似的網(wǎng)絡(luò)層，應(yīng)用不采用RTP協(xié)議，而是直接將壓縮后的視頻流連同幀頭信息拆分成多個(gè)20個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸，接收端在接收到數(shù)據(jù)包并形成完整的壓縮幀數(shù)據(jù)后再利用X264進(jìn)行恢復(fù)、顯示。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種在h.264編碼的基礎(chǔ)上通過調(diào)整視頻壓縮編碼及冗余編碼規(guī)則給出的傳輸效果可接受的，適合低帶寬、高誤碼率信道通信的視頻編碼裝置及其編碼方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種適用于低帶寬無線通信信道的視頻編碼裝置，其包括：

發(fā)送終端模塊，其包括：

視頻采集子模塊，其用于采集視頻數(shù)據(jù)；

視頻壓縮子模塊，其用于對(duì)該視頻數(shù)據(jù)采用開源模塊X264實(shí)現(xiàn)H.264壓縮編碼，其中，H.264壓縮編碼中，H.264協(xié)議里定義了三種幀，完整編碼的幀叫I幀，參考之前的I幀生成的只包含差異部分編碼的幀叫P幀，參考前后的幀編碼的幀叫B幀，在H.264中圖像以序列為單位進(jìn)行組織，一個(gè)序列是一段圖像編碼后的數(shù)據(jù)流，以I幀開始，到下一個(gè)I幀結(jié)束；

第一I幀數(shù)據(jù)判斷子模塊，其用于判斷當(dāng)前壓縮碼流是否為I幀數(shù)據(jù)；

RS編碼子模塊，其用于在判斷當(dāng)前壓縮碼流為I幀數(shù)據(jù)時(shí)，在傳輸前對(duì)壓縮碼流中的I幀進(jìn)行前向糾錯(cuò)編碼，以盡量恢復(fù)出完整的I幀，其中，RS編碼單個(gè)符號(hào)長度選為8比特，塊長度選擇為512字節(jié)，消息長度選為506字節(jié)，以確保每個(gè)塊可以糾錯(cuò)6個(gè)字節(jié)，針對(duì)B幀和P幀，不做任何冗余編碼處理，以降低傳輸帶寬需求；以及

網(wǎng)絡(luò)發(fā)送子模塊，其用于將壓縮后的視頻流連同幀頭信息拆分成多個(gè)20個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸；以及

接收終端模塊，其包括：

網(wǎng)絡(luò)接收子模塊，其用于接收該數(shù)據(jù)包并形成完整的壓縮幀數(shù)據(jù)；

第二I幀數(shù)據(jù)判斷子模塊，其用于判斷當(dāng)前壓縮幀數(shù)據(jù)是否為I幀數(shù)據(jù)；

RS解碼子模塊，其用于在判斷當(dāng)前壓縮幀數(shù)據(jù)為I幀數(shù)據(jù)時(shí)，在解碼到IDR圖像時(shí)，立即將參考幀隊(duì)列清空，將已解碼的數(shù)據(jù)全部輸出或拋棄，重新查找參數(shù)集，開始一個(gè)新的序列，其中，在H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)中，壓縮視頻流是一幀組的方式進(jìn)行組織的，I幀是幀組中的第一幀也是IDR圖像；

視頻恢復(fù)子模塊，其用于利用X264對(duì)該壓縮幀數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)；以及