[發(fā)明專利]一種提高視頻圖像清晰度的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510055689.2
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN104539917A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李非桃;劉宇波
• 申請（專利權(quán)）人: 成都金本華科技股份有限公司
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04N21/643;H04N21/647
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

1.一種提高視頻圖像清晰度的方法，其特征在于，包括：

視頻遠程采集客戶端和數(shù)據(jù)服務(wù)器采用DirectShow架構(gòu)，通過軟件實現(xiàn)視頻圖像數(shù)據(jù)的傳輸，MPEG-4解碼和顯示，在4G網(wǎng)絡(luò)視頻捕獲設(shè)備的應(yīng)用層程序中對底層濾波器進行相應(yīng)的操作；系統(tǒng)中的4G網(wǎng)絡(luò)視頻捕獲設(shè)備和遠程采集客戶端及數(shù)據(jù)服務(wù)器各自處于自己的內(nèi)網(wǎng)當中，在視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸中，采用基于P2P的組網(wǎng)模式，利用第三方的P2P服務(wù)器來協(xié)助傳輸，完成遠程采集客戶端及數(shù)據(jù)服務(wù)器之間的連接，采用UDP協(xié)議完成視頻圖像數(shù)據(jù)的傳輸，采用TCP協(xié)議完成命令的傳輸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸過程中采用自適應(yīng)幀分發(fā)方法，根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，實時動態(tài)調(diào)整報文的大小，具體包括：

發(fā)送端根據(jù)接收端發(fā)送回來的反饋數(shù)據(jù)，計算出丟幀率，然后根據(jù)丟幀率判斷出當前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是否為輕載、重載還是擁塞狀態(tài)，若確認處于擁塞狀態(tài)，則對UDP報文的大小進行動態(tài)調(diào)整，即減少報文的大小，在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)恢復之后再增加報文的大小。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述自適應(yīng)幀分發(fā)之后，當需要重發(fā)時，在4G網(wǎng)絡(luò)視頻捕獲設(shè)備端，以幀為單位只進行有限次的數(shù)據(jù)重發(fā)，并采用以下過程執(zhí)行重發(fā)：

當視頻遠程采集客戶端和數(shù)據(jù)服務(wù)器接收完一幀視頻圖像之后，根據(jù)幀中所包含的具體報文編號等信息對該幀的丟失情況進行統(tǒng)計，然后將該幀的丟包統(tǒng)計結(jié)果回發(fā)給4G網(wǎng)絡(luò)視頻捕獲設(shè)備端；

4G網(wǎng)絡(luò)視頻捕獲設(shè)備端接收到丟包統(tǒng)計之后，首先根據(jù)具體幀號和報文編號信息從數(shù)據(jù)緩存中找到相應(yīng)的幀，根據(jù)不同的報文采用不同的發(fā)送策略；

視頻遠程采集客戶端和數(shù)據(jù)服務(wù)器接收到重發(fā)的報文之后，首先對該報文所在幀之前的視頻圖像數(shù)據(jù)進行確認，表示該幀之前的視頻圖像數(shù)據(jù)都是無誤的，將這些視頻圖像數(shù)據(jù)從第一數(shù)據(jù)緩存轉(zhuǎn)移到第二數(shù)據(jù)緩存中等待輸出解碼；

根據(jù)幀號和報文編號等信息，將該幀存放到第一數(shù)據(jù)緩存中的相應(yīng)位置，當視頻遠程采集客戶端和數(shù)據(jù)服務(wù)器在預定時間內(nèi)沒有接收到重發(fā)幀時，則對當前所收到的數(shù)據(jù)幀之前的視頻圖像數(shù)據(jù)進行確認，將這些數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)移到第二數(shù)據(jù)緩存中。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸過程中采用自適應(yīng)幀分發(fā)方法，根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，實時動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率，具體包括：

發(fā)送端根據(jù)接收端發(fā)送回來的反饋數(shù)據(jù)，計算出數(shù)據(jù)吞吐率和丟幀率，然后根據(jù)數(shù)據(jù)吞吐率和丟幀率判斷出當前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)對發(fā)送速率進行動態(tài)調(diào)整。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)數(shù)據(jù)吞吐率和丟幀率判斷出當前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)對發(fā)送速率進行動態(tài)調(diào)整，進一步包括：

在客戶端對丟包率參數(shù)進行統(tǒng)計，采用加權(quán)平滑處理，獲取視頻傳輸過程中第i個時間間隔內(nèi)的數(shù)據(jù)吞吐率R_i和丟包率P_i為：

R_i＝Σ^N-1_j＝0(μ_jD_i-j/T_i-j)，其中Σ^N-1_j＝0(μ_j)＝1；

P_i＝Σ^N-1_j＝0(α_jLP_i-j/SP_i-j)，其中Σ^N-1_j＝0(α_j)＝1；

以上公式中N表示計算上述兩參數(shù)所需的時間間隔個數(shù)，α_j和μ_j表示權(quán)重系數(shù)；LP_i-j為第(i-j)時間間隔內(nèi)丟幀率，SP_i-j為第(i-j)時間間隔內(nèi)發(fā)送端發(fā)送的幀數(shù)，D_i-j表示第(i-j)時間間隔內(nèi)統(tǒng)計的接收視頻數(shù)據(jù)量，T_i-j表示第(i-j)時間間隔的準確值；

設(shè)定常量參數(shù)，包括設(shè)置視頻傳輸過程中所能容忍的丟包率最高閾值P_lmax以及視頻流暢傳輸?shù)淖畹蛠G包率閾值P_lmin；最大視頻數(shù)據(jù)發(fā)送速率R_max以及最小視頻數(shù)據(jù)發(fā)送速率R_min；

當P_i>P_lmax時，降低視頻數(shù)據(jù)速率來保障視頻客戶端的QoS，確定網(wǎng)絡(luò)連續(xù)超載次數(shù)k，初始化參數(shù)β₀；然后計算速率降低因子：β_k＝β_k-1(1-0.6m)²

其中丟包率差值因子m為：m＝P_i-P_lmax

最后，合適的視頻數(shù)據(jù)傳輸速率為：R_new＝MAX{β_kR_i-50，R_min}；

當P_i<P_lmin時，提高視頻數(shù)據(jù)速率來保障視頻客戶端的QoS，計算丟包率差值因子：m＝t(P_lmin-P_i)

式中：t表示放大倍數(shù)；然后計算速率增加因子δ：

δ＝0.2e^mR₀+60

式中：R₀為預設(shè)的速率增長因子，此時預測發(fā)送速率為：

R_new＝MIN{δ+R_i，R_max}

當P_lmin<P_i<P_lmax時，不進行速率調(diào)整；

通過設(shè)定速率切換閾值R_th來降低系統(tǒng)速率切換開銷，在預測新傳輸速率后，需要比較新速率R_new與前一次速率調(diào)整值R_last，只有當|R_new-R_last|>R_th時，新的速率調(diào)整才有效。