[发明专利]基于不等差错保护的实时视频通信方法

说明书

 

技术领域

本发明属于无线视频通信领域，尤其涉及一种在无线网络环境下为防止误码传播，根据视频码流数据的重要性进行不等差错保护的实时视频通信方法。

 

背景技术

无线通信网络和互联网的传输信道并不可靠，在视频比特流的传输过程中，信道干扰、网络拥塞等问题将会导致随机比特错误、突发性差错及分组丢失误码等现象，造成所传输的视频数据信息丢失。针对低比特率视频通信应用的H.264标准由于其运动补偿机制的影响，预测编码中的误码将在时间和空间上扩散，任何当前帧中的差错都将影响参照它的后续帧；变长编码序列中的误码，将空间扩散而影响GOP内很大区域，直到下一个同步点；该系列标准采用熵编码方式以获得高压缩率，而熵编码的最大缺陷是对误码十分敏感。码流在传输过程中即使出现少量误码，都可能导致视觉质量严重恶化。因此，H.264视频流的鲁棒性传输对于无线多媒体应用十分重要。

由于底层网络的不可靠，有损网络中视频传输的抗误码技术研究已成为重要的需求。为满足视频通信的实时性，视频传输中通常不采用自动请求重传（ARQ，Automatic Request Retransmission）的方式重传接收错误的数据，而采用前向纠错（FEC）技术来进行分组保护。目前常用的前向纠错码主要有RS（Reed Solomon）码、LDPC（Low Density Erasure Code）码和LDGM码等。

采用前向纠错码可以提高视频传输的效果，但对于实时视频应用来说时延也是一个很重要的参数。在现有方法中，E. Baccaglini等采用RS码进行FEC保护，RS码块中的源数据分组包含整个GOP帧，因此引入一个GOP的时延。X. Yang等采用的方法中RS码块的源数据分组包含一个子GOP帧，因此时延取决于子GOP的长度。N. Tomos等采用RS码进行帧级保护，因此没有时延。然而，对于帧级的FEC保护，源数据分组较少，使得FEC码性能降低。针对上述问题，Jimin Xiao提出了一种实时FEC视频传输的新方法。该方法中采用RS码保护多个视频帧增强RS码的性能，同时没有引入时延。但该方法没有考虑视频分组的重要性等级，需进一步改进。

 

发明内容

技术问题：本发明通过研究不等差错保护和实时FEC的视频传输方法，提出了一种基于LDGM-UEP的实时H.264视频传输抗误码方法。该方法在解码器端没有引入时延，但是有效的阻止了误码掩盖失真扩散到后续帧。

技术方案：本发明方法在发送端采用LDGM码对包含多个帧的子GOP进行不等差错保护。在接收端，视频解码器只需要子GOP中的某一帧的分组就可以解码显示该帧。由于解码器无需等待子GOP中的所有分组都接收，解码端无时延引入。接着，当子GOP中的所有分组都接收完成后，LDGM译码器尝试恢复丢失的分组。若LDGM译码器恢复出该子GOP中所有的丢失分组，则视频解码器对该子GOP中所有分组进行重新解码并更新参考帧，从而阻止误码掩盖的失真扩散到后续帧。

该方法包括：

进程一：发送端对输入的视频数据进行信源编码，得到重要等级不同的多个视频码流，采用前向纠错FEC技术对各个视频码流构成的分组进行保护，提高视频传输系统可靠性；

进程二：接收端对收到的视频码流进行实时解码，主要包括采用误码掩盖技术进行误码恢复，并结合FEC技术阻止误码掩盖失真扩散到后续帧。

前向纠错FEC技术，对H.264编码器输出的视频码流，在I帧和各子GOP帧结束后加入LDGM保护分组，对不同重要等级数据进行不等差错保护UEP，给更重要的数据加更多的保护分组；对于LDGM编码，源数据分组保持不变，校验分组直接附加在其后，从而无编码时延。