[發明專利]基于糾刪碼的視頻關鍵幀冗余傳輸方法和系統

有效

• 申請號: 202210447201.0
• 申請日: 2022-04-27
• 公開（公告）號: CN114554198B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 劉國良;李茂沛
• 申請（專利權）人: 廣州番禺職業技術學院
• 主分類號: H04N19/114
• 分類號: H04N19/114;H04N19/146;H04L65/60;H04L65/65;H04L65/80
• 代理公司: 廣州匯盈知識產權代理事務所(普通合伙) 44603
• 代理人: 鄧有才

本發明實施例涉及視頻傳輸技術領域，公開了一種基于糾刪碼的視頻關鍵幀冗余傳輸方法和系統。該方法包括：發送端根據視頻流數據創建I幀時，對創建的I幀使用糾刪碼算法生成校驗數據塊，在構建P幀時，均以上一個I幀作為參考；接收端接收當前數據，并判斷當前數據是否屬于I幀或校驗數據塊，如果屬于I幀，則判斷I幀有無丟包，如果沒有丟包，則直接丟棄校驗數據塊，如果丟包數目小于或等于糾刪碼冗余度，則使用糾刪碼算法重構丟失的數據；然后對視頻進行解碼。實施本發明實施例，可以減少對延遲敏感的視頻直播業務在傳輸過程中因數據丟包造成的畫面卡頓，提高用戶體驗。

技術領域

本發明涉及視頻傳輸技術領域，具體涉及一種基于糾刪碼的視頻關鍵幀冗余傳輸方法和系統。

背景技術

視頻是由一連串的畫面（幀）組合而成，視頻圖像的數據量非常大，例如，未經壓縮的1080分辨率視頻比特率可達1.5Gbit/s（1920*1080*24bits*30f/s）。數據若不經壓縮而保存或者經網絡傳輸會占用非常大的存儲空間或網絡帶寬。由于原始圖像內部（幀內）及圖像序列之間（幀間）在空間上或時間上存在很大的冗余度，因此產生了多種視頻壓縮方法。

視頻圖像序列在時間上具有明顯相關性：當前圖像與其上一個或下一個圖像的內容往往只有細小差別，對視頻會議等場景尤其如此。因此可以只對相鄰視頻幀中變化的部分進行編碼以減少數據量（即壓縮）?，F有的視頻編碼標準，如H.264和MPEG-4，定義了3種主要類型幀：I幀（幀內編碼幀）、P幀（預測幀）、B幀（雙向預測幀）。I幀只使用本幀內的數據進行編碼，是其他幀編碼的基礎。P幀使用前面的一個I幀或P幀作為參考（獲取差值）進行編碼；B幀是結合前面的一個I幀（或P幀）和后面的一個I幀（或P幀）進行編碼。I幀數據量較大但數目較少。由于I幀可被P幀或B幀用作參考，因此I幀屬于關鍵幀，I幀的數據包若有丟失，不但影響I幀本身的顯示，亦影響有依賴關系的P幀或B幀的解碼。一個I幀以及其后與之有依賴關系的P幀和B幀，組成一個圖像群組GoP（Group of Pictures）（圖1）。為避免一幀畫面失真持續影響其后所有與其有依賴關系的幀的播放，一般每隔幾秒鐘生成一個新的GoP。

傳統的電視直播，包括基于互聯網的網絡電視，因為不涉及與電視觀眾的互動，所以即使視頻畫面與現場有數十秒延遲，只要視頻能流暢播放，用戶體驗不受影響。與電視直播相比，諸如視像電話、遠程會議、遠程手術等對延遲敏感、交互性強的實時視頻直播流業務，確保視頻低延遲是提高用戶體驗的關鍵。低延遲直播對編碼有一定限制，一般要求直播流中不包含 B 幀，以避免因解碼時須等待其后P幀到來所產生的延遲。

不含B幀的視頻流可降低延遲，但一個GoP內前后的P幀依然有依賴關系（圖2），因此一個P幀的丟失仍會影響余下所有P幀的解碼，造成畫面卡頓。

發明內容

針對所述缺陷，本發明實施例公開了一種基于糾刪碼的視頻關鍵幀冗余傳輸方法和系統，其減少諸如視頻會議等對延遲敏感的視頻直播業務在傳輸過程中因數據丟包造成的畫面卡頓，提高用戶體驗。

本發明實施例第一方面公開一種基于糾刪碼的視頻關鍵幀冗余傳輸方法，所述方法包括：

發送端根據視頻流數據創建I幀時，對所述創建的I幀使用糾刪碼算法生成校驗數據塊，在構建P幀時，均以上一個I幀作為參考；

接收端接收當前數據，并判斷當前數據是否屬于I幀或校驗數據塊，如果屬于I幀，則判斷所述I幀有無丟包，如果沒有丟包，則直接丟棄校驗數據塊，如果丟包數目小于或等于糾刪碼冗余度，則使用糾刪碼算法重構丟失的數據；然后對所述視頻進行解碼。

作為較佳的實施例，在本發明實施例的第一方面中，發送端根據視頻流數據創建I幀時，對所述創建的I幀使用糾刪碼算法生成校驗數據塊，在構建P幀時，均以上一個I幀作為參考，包括：

發送端接收視頻流數據；

發送端根據I幀的生成間隔或發送端和接收端建立連接時的協商結果判斷是否以當前視頻流數據創建I幀；