[發明專利]基于網絡編碼的D2D實時視頻流傳輸方法

有效

• 申請號: 201811469762.0
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109618170B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 潘博;王磊;劉郁;陳鑫;齊世強;趙丹;邵中華;祁思揚
• 申請（專利權）人: 嘉興國電通新能源科技有限公司;北京國電通網絡技術有限公司;國網信息通信產業集團有限公司
• 主分類號: H04N19/67
• 分類號: H04N19/67;H04N19/90;H04N19/85;H04L29/06;H04L1/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

1.一種基于網絡編碼的D2D實時視頻流傳輸方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1)信源設備對實時發送的視頻流根據不同的視頻幀設置不同冗余度，然后執行網絡編碼操作后進行傳輸；具體包含以下步驟：

步驟101)：信源設備選擇發送格式為H.264的視頻流，將視頻流分割為若干包含I幀、P幀、B幀的連續的畫面組(GOP，Group of Pictures)，每次選擇一組進行操作；優先對I幀進行編碼，在網絡冗余度允許的情況下，再對P幀進行編碼，且有n₁＞k₁，n₂＞k₂，n₁＞n₂，以保障I幀傳輸的可靠性最高；

步驟102)：信源設備將該組中的I幀分成k₁個分片；

步驟103)：信源設備將該組中的P幀分成k₂個分片；

步驟104)：信源設備從有限域GF中隨機獲取n₁×k₁個元素作為系數矩陣進行隨機線性編碼，得到n₁個編碼后的I幀數據包；

步驟105)：信源設備從有限域GF中隨機獲取n₂×k₂個元素作為系數矩陣進行隨機線性編碼，得到n₂個編碼后的P幀數據包；

步驟2)中間節點接收并解碼來自信源設備的視頻流；分析分片數據包數量k₁，k₂和編碼數據包n₁，n₂對成功解碼率的影響，信源設備通過設置k₁，k₂和n₁，n₂的值，來確保視頻傳輸質量和傳輸冗余的平衡；具體步驟如下：

步驟201)：中間節點將接收到的I幀和P幀的編碼數據包分別存儲在緩存中；

步驟202)：中間節點對接收到的I幀和P幀的編碼矩陣分別進行求逆操作，如果可逆則轉步驟203)，否則轉步驟201)；

步驟203)：中間節點通過用步驟202)中得到的逆矩陣左乘數據矩陣，還原出原始數據；

步驟204)：將解碼后的數據重新拼接成原始的數據幀；

步驟3)中間節點對接收到的來自不同移動設備的視頻流進行合流操作，將其壓縮合并成一個視頻流，并對得到的合流視頻進行隨機線性網絡編碼操作；具體步驟如下：

步驟301)：根據信源設備的數量設定顯示窗口尺寸；

步驟302)：將視頻流導入FFMPEG中進行解碼操作，獲得YUV數據，根據步驟301)中設置的尺寸對YUV數據進行合并；

步驟303)：將合并后的YUV數據導入FFMPEG，重新壓縮編碼為H.264視頻流；

步驟304)：中間節點對步驟303)中獲得的合流視頻進行編碼操作，其形式如下

其中，c_ij是從有限域GF中隨機選取的系數，(v₁…v_k)是來自合流視頻的k個數據包，(x₁…x_n)代表n個編碼后的視頻數據包；

步驟305)：創建一個組播地址，將編碼后的視頻流發送到該組播地址；

步驟4)中間節點以廣播的形式將編碼后的合流視頻發送給其他移動設備；

步驟5)當其他移動設備接收到預先設定量的線性無關的數據包后便可解碼得到合流視頻；具體步驟如下：

步驟501)：移動設備加入組播地址，并開始接收數據；

步驟502)：移動設備接收到來自中間節點的包含視頻幀信息的數據包存儲在緩存中；移動設備在收到一定量的分組數據包后，就可以開始解碼，無需等待完整的n個數據包接收完成；由于實時性的限制，在一組GOP發送后t時間內，接收節點接收s個數據包，s＜k，并且節點處于等待狀態；如果s≤k/2，移動設備將直接丟棄這組GOP并等待接收下一組GOP；如果s＞k/2，那么可以繼續等待t/2的時間；

步驟503)：移動設備對接收到的編碼矩陣進行求逆操作，如果可逆則轉步驟504)，否則轉步驟501)；

步驟504)：移動設備通過用步驟503)中得到的逆矩陣左乘數據矩陣，還原出原始數據；

步驟505)：將解碼后的數據重新拼接成原始的數據幀；

步驟506)：將拼接后的數據幀通過FFMPEG進行解碼，并將解碼后的圖像顯示在界面上。