實時視頻傳輸的RS編碼冗余包分配方法和發送設備組成比例

本發明專利技術提供一種實時視頻傳輸的RS編碼冗余包分配方法和發送設備，該方法包括：生成視頻序列；根據當前的網絡可用帶寬和視頻碼率，確定分配給視頻序列的冗余包總數；根據視頻序列中每個數據幀的數據包數量、冗余包總數和每個數據幀的峰值信噪比計算視頻序列中的冗余包分配向量，所述冗余包分配向量使所述視頻序列的失真度最小；采用所述冗余包分配向量對視頻序列進行基于擴展窗口的RS編碼并發送編碼后的視頻序列。由于該冗余包分配情況是以上述視頻序列的失真度最小為約束確定得到的，因此，基于該冗余包分配的RS編碼能夠大大提高實時視頻數據的傳輸可靠性和視頻數據質量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及數據編碼
，尤其涉及一種實時視頻傳輸的RS編碼冗余包分配方法和發送設備。
技術介紹
隨著第三代移動通信技術(3rd-generation，簡稱3G)網絡、長期演進項目(Long Term Evolution，簡稱LTE)網絡、無線局域網(Wireless Local Access Network，簡稱WLAN)等無線網絡覆蓋率不斷提高，以及帶有攝像頭的手機及其他便攜設備的發展，實時的視頻交互類應用的使用越來越廣泛。這類視頻交互應用的實時性需求對網絡延遲提出更高的要求，同時也對網絡帶寬波動，丟包等因素更加敏感。但是，無線網絡本身便存在著丟包率較高，帶寬波動大等缺點，這也給基于無線網絡的實時視頻傳輸造成了更大困難。解決這一矛盾的一項重要技術就是對網絡上傳輸的視頻數據包進行冗余保護，即為數據包添加一定的冗余校驗包，以防止無線網絡環境對數據可靠傳輸造成的不利影響。隨著冗余編碼技術的不斷發展，非對稱保護(Unequal Error Protection，簡稱UEP)的冗余保護方式被廣泛使用以保證數據的可靠傳輸。最近興起的一種基于擴展窗口的Reed-Solomon(RS)冗余編碼方式在不引入額外延遲的前提下保證了較好的編碼效果，是一種很有應用前景的UEP方法。簡單來說，使用該基于擴展窗口的Reed-Solomon(RS)冗余編碼方式時，一個視頻序列中每一幀的冗余包都由當前該幀和所在該視頻序列中所有之前的幀聯合進行RS編碼得到。在接收端，每一幀對應的RS解碼矩陣中都包含所有之前幀的數據包。如果之前的幀中有未能解碼的丟包，那么在當前該幀還有可能被聯合解碼成功。由于后面幀的冗余包可以用于解碼之前幀，實現了非對稱保護。但是目前上述方法的具體實現還只停留在通過擴展窗口過程在視頻幀層面進行非對稱保護的層面，專利技術人在具體實施過程中發現，不同的冗余包分配方式會對視頻序列的整體失真程度存在嚴重影響，因此，進行冗余包分配的優化對于實時視頻數據的可靠性傳輸具有重要意義。
技術實現思路
本專利技術提供一種實時視頻傳輸的RS編碼冗余包分配方法和發送設備，在采用RS編碼對實時視頻數據進行非對稱冗余保護的過程中，通過對冗余包進行分配優化處理，在保證實時視頻數據的傳輸可靠性的同時，提高實時視頻數據的質量，使其具有更低的失真程度。本專利技術提供一種實時視頻傳輸的RS編碼冗余包分配方法，包括：生成視頻序列，所述視頻序列中包括預設數量的數據幀，每個數據幀中包括大小固定的多個數據包；根據當前的網絡可用帶寬和視頻碼率，確定分配給所述視頻序列的冗余包總數；根據所述視頻序列中所述每個數據幀的數據包數量、所述冗余包總數和所述每個數據幀的峰值信噪比計算所述視頻序列中的冗余包分配向量，所述冗余包分配向量使所述視頻序列的失真度最小，所述冗余包分配向量描述了對所述冗余包總數的分配情況；采用所述冗余包分配向量對所述視頻序列進行基于擴展窗口的RS編碼，并發送編碼后的視頻序列。本專利技術提供一種發送設備，包括：生成模塊，用于生成視頻序列，所述視頻序列中包括預設數量的數據幀，每個數據幀中包括大小固定的多個數據包；確定模塊，用于根據當前的網絡可用帶寬和視頻碼率，確定分配給所述視頻序列的冗余包總數；計算模塊，用于根據所述視頻序列中所述每個數據幀的數據包數量、所述冗余包總數和所述每個數據幀的峰值信噪比計算所述視頻序列中的冗余包分配向量，所述冗余包分配向量使所述視頻序列的失真度最小，所述冗余包分配向量描述了對所述冗余包總數的分配情況；編碼模塊，用于采用所述冗余包分配向量對所述視頻序列進行基于擴展窗口的RS編碼；發送模塊，用于發送編碼后的視頻序列。本專利技術提供的實時視頻傳輸的RS編碼冗余包分配方法和發送設備，發送端的終端設置在生成待發送的視頻數據的各視頻序列之后，通過結合當前的網絡可用帶寬和視頻碼率來確定分配給視頻序列的冗余包總數。進而以視頻序列的失真度最小為約束，根據視頻序列中每個數據幀的數據包數量、冗余包總數和每個數據幀的峰值信噪比計算視頻序列中的冗余包分配向量。在對視頻序列進行基于擴展窗口的RS編碼的過程中，采用該冗余包分配向量所描述的對冗余包總數的分配情況進行編碼過程中的冗余包分配處理，由于該冗余包分配情況是以上述視頻序列的失真度最小為約束確定得到的，因此，基于該冗余包分配的RS編碼能夠大大提高實時視頻數據的傳輸可靠性和視頻數據質量。附圖說明圖1為本專利技術實施例一實時視頻傳輸的RS編碼冗余包分配方法提供的的流程圖；圖2為本專利技術實施例二提供的發送設備的結構示意圖。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。圖1為本專利技術實施例一實時視頻傳輸的RS編碼冗余包分配方法提供的的流程圖，本實施例提供的所述方法可以由視頻數據的發送設備來執行。如圖1所示，該方法包括：步驟101、生成視頻序列，所述視頻序列中包括預設數量的數據幀，每個數據幀中包括大小固定的多個數據包。具體來說，視頻發送設備在需要進行視頻圖像數據內容的發送時，首先對產生的視頻圖像數據進行H.264編碼，H.264編碼的過程與現有技術中一致，不贅述。待H.264編碼之后，對經過所述H.264編碼的視頻圖像數據進行視頻序列劃分，得到各視頻序列。由于對每個視頻序列的處理過程相似，因此，本實施例中僅以對當前的一個視頻序列的處理為例進行說明。本實施例中，一個視頻序列即為兩個I幀之間的所有幀，為實現實時性這里應用的視頻序列不包括B幀。每個視頻序列中包含30幀圖像即包含30個數據幀，構成結構為IPPP…的視頻序列。每一個數據幀切分為固定大小的數據包，以保證網絡傳輸時不會發生路由器分包。值得說明的是，每個數據幀中包含的數據包的大小都是固定的，即是相同大小，但是，每個數據幀的大小卻是不固定的，即各個數據幀可以具有不同的大小。步驟102、根據當前的網絡可用帶寬和視頻碼率，確定分配給所述視頻序列的冗余包總數。由于無線網絡信道環境的實時性變化，不同時刻的網絡可用帶寬是不同的，此外，不同的網絡環境也對視頻傳輸碼率的選擇具有一定影響，不同的視頻碼率對于視頻的傳輸以及視頻圖像質量也具有重要影響。因此，本實施例中，根據當前的網絡可用帶寬和視頻碼率確定分配給當前視頻序列的冗余包總數。具體實現時，根據當前的網絡可用帶寬和視頻碼率確定分配給當前視頻序列的冗余包總數，包括：根據當前的網絡可用帶寬C和視頻碼率B，確定網絡能夠負載的最大冗余率u為：u＝(C-B)/B；根據所述最大冗余率u，確定分配給所述視頻序列的冗余包總數R為：其中，kg為所述視頻序列中第g個數據幀中包含的數據包個數。步驟103、根據所述視頻序列中所述每個數據幀的數據包數量、所述冗余包總數和所述每個數據幀的峰值信噪比計算所述視頻序列中的冗余包分配向量，所述冗余包分配向量使所述視頻序列的失真度最小，所述冗余包分配向量描述了對所述冗余包總數的分配情況。本實施例中，在上述已經計算得到可用的最大冗余包數本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種實時視頻傳輸的RS編碼冗余包分配方法，其特征在于，包括：生成視頻序列，所述視頻序列中包括預設數量的數據幀，每個數據幀中包括大小固定的多個數據包；根據當前的網絡可用帶寬和視頻碼率，確定分配給所述視頻序列的冗余包總數；根據所述視頻序列中所述每個數據幀的數據包數量、所述冗余包總數和所述每個數據幀的峰值信噪比計算所述視頻序列中的冗余包分配向量，所述冗余包分配向量使所述視頻序列的失真度最小，所述冗余包分配向量描述了對所述冗余包總數的分配情況；采用所述冗余包分配向量對所述視頻序列進行基于擴展窗口的RS編碼，并發送編碼后的視頻序列。

【技術特征摘要】
1.一種實時視頻傳輸的RS編碼冗余包分配方法，其特征在于，包括：生成視頻序列，所述視頻序列中包括預設數量的數據幀，每個數據幀中包括大小固定的多個數據包；根據當前的網絡可用帶寬和視頻碼率，確定分配給所述視頻序列的冗余包總數；根據所述視頻序列中所述每個數據幀的數據包數量、所述冗余包總數和所述每個數據幀的峰值信噪比計算所述視頻序列中的冗余包分配向量，所述冗余包分配向量使所述視頻序列的失真度最小，所述冗余包分配向量描述了對所述冗余包總數的分配情況；采用所述冗余包分配向量對所述視頻序列進行基于擴展窗口的RS編碼，并發送編碼后的視頻序列。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據當前的網絡可用帶寬和視頻碼率，確定分配給所述視頻序列的冗余包總數，包括：根據當前的網絡可用帶寬C和視頻碼率B，確定網絡能夠負載的最大冗余率u為：u＝(C-B)/B；根據所述最大冗余率u，確定分配給所述視頻序列的冗余包總數R為：其中，kg為所述視頻序列中第g個數據幀中包含的數據包個數。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根據所述視頻序列中所述每個數據幀的數據包數量、所述冗余包總數和所述每個數據幀的峰值信噪比計算所述視頻序列中的冗余包分配向量，包括：將所述視頻序列中所述每個數據幀的數據包數量、所述冗余包總數和所述每個數據幀的峰值信噪比作為爬山算法的輸入參數，采用所述爬山算法計算所述視頻序列中的冗余包分配向量。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述將所述視頻序列中所述每個數據幀的數據包數量、所述冗余包總數和所述每個數據幀的峰值信噪比作為爬山算法的輸入參數，采用所述爬山算法計算所述視頻序列中的冗余包分配向量，包括：根據如下公式計算所述視頻序列中的冗余包分配向量： min D ‾ ( r → ) = Σ n = 1 N γ ( n ) · P ( n ) ]]>其中，為所述視頻序列的失真度，為所述冗余包分配向量，且N為所述視頻序列中包含的數據幀的個數，γ(n)表示第n個數據幀的峰值信噪比，P(n)表示第n個數據幀的丟包概率；其中，P(n)根據如下公式確定： P ( n ) = 1 - Σ i = 0 r 1 F ( k 1 + r 1 , i , p ) , n = 1 1 - Σ q = 0 r n ( F ( k n + r n , q , p ) · Σ m = 0 r n - q F ( Σ z = 1 n - 1 k z , m , P ‾ ( n - 1 ) ) ) , n > 1 ]]>其中，r1表示分配給第一個數據幀的冗余包數量；k1表示第一個數據幀中包含的數據包數量；rn表示分配給前n個數據幀的冗余包數量；kn表示第n個數據幀中包含的數據包數量；F(k1+r1,i,p)表示在丟包率為p的網絡狀況下，在k1+r1個包中丟包數量為i的概率，根據公式確定；為前n-1個數據幀中的每個數據包的等效丟包率，根據公式 ( 1 - P ‾ ( n - 1 ) ) Σ j = 1 n - 1 k j = 1 - P ( n - 1 ) ]]>確定。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成視頻序...

【專利技術屬性】
技術研發人員：耿玉峰，張行功，郭宗明，
申請(專利權)人：北京大學，北大方正集團有限公司，北京北大方正電子有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11