[发明专利]适用于低带宽无线通信信道的视频编码装置及其编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种视频信号处理装置及其处理方法，具体地说是一种适用于低带宽、高误码率的无线通信信道的视频编码装置及其编码方法。

背景技术

为满足野外特定需求，需要通过无线自组网络完成数据交换，典型的自组网络包括Sub-GHz无线交换网络等，该类网络信道带宽通常较低且传输错误率高，可满足一般的文字信息传输，但在传输视频数据时，存在明显缺陷，主要体现在1）错误率高，导致丢包率高，视频接收端无法重建多数帧；3）对所有视频数据采用前向纠错码进行处理，但受限于低带宽，接收端帧频大幅降低。

目前视频技术的应用范围很广，如网上可视会议、网上可视电子商务、网上政务、网上购物、网上学校、远程医疗、网上研讨会、网上展示厅、个人网上聊天、可视咨询等业务。但是以上所有的应用都必须压缩。随着视频编码技术的不断发展，目前已发展出多类适合不同应用领域的编码方法，包括MJPEG，MPEG系列（含Mpeg1、Mpeg2、Mpeg4）以及H.26X系列。

其中H.264集中了以往标准的优点，并吸收了以往标准制定中积累的经验，设计简洁。H.264创造了多参考帧、多块类型、整数变换、帧内预测等新的压缩技术，使用了更精细的分象素运动矢量（1/4、1/8）和新一代的环路滤波器，使得压缩性能大大提高，系统更加完善。H.264标准的主要目标是与其它现有的视频编码标准相比，在相同的带宽下提供更加优秀的图象质量。H.264与以前的国际标准如H.263和MPEG-4相比，为达到高效的压缩，充分利用了各种冗余，统计冗余和视觉生理冗余。

针对CIF格式的视频源，不同的自然背景压缩后的h.264视频流码率一般在200kpb至400kbps，在网络传输错误率较高时（约0.1%）时通常采用前向纠错码对压缩视频流进行处理以提高抗干扰能力，通常会再增加码率50kbps左右。

目前在自组网中完成点对点的单向视频数据传输，采用的无线自组网络通信信道带宽为300kbps，传输层以20字节为一个数据包进行顺序传输，单个数据包错误率为1%，其中数据包在传输过程中不会丢失，错误的字节以0x00进行填充。整个应用的逻辑结构如图1所示。发送终端采集视频后采用开源模块X264实现h.264压缩编码，由于传输层至上没有实现IP层等类似的网络层，应用不采用RTP协议，而是直接将压缩后的视频流连同帧头信息拆分成多个20个字节的数据包进行传输，接收端在接收到数据包并形成完整的压缩帧数据后再利用X264进行恢复、显示。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所存在的不足之处，提供一种在h.264编码的基础上通过调整视频压缩编码及冗余编码规则给出的传输效果可接受的，适合低带宽、高误码率信道通信的视频编码装置及其编码方法。

本发明是这样实现的，一种适用于低带宽无线通信信道的视频编码装置，其包括：

发送终端模块，其包括：

视频采集子模块，其用于采集视频数据；

视频压缩子模块，其用于对该视频数据采用开源模块X264实现H.264压缩编码，其中，H.264压缩编码中，H.264协议里定义了三种帧，完整编码的帧叫I帧，参考之前的I帧生成的只包含差异部分编码的帧叫P帧，参考前后的帧编码的帧叫B帧，在H.264中图像以序列为单位进行组织，一个序列是一段图像编码后的数据流，以I帧开始，到下一个I帧结束；

第一I帧数据判断子模块，其用于判断当前压缩码流是否为I帧数据；

RS编码子模块，其用于在判断当前压缩码流为I帧数据时，在传输前对压缩码流中的I帧进行前向纠错编码，以尽量恢复出完整的I帧，其中，RS编码单个符号长度选为8比特，块长度选择为512字节，消息长度选为506字节，以确保每个块可以纠错6个字节，针对B帧和P帧，不做任何冗余编码处理，以降低传输带宽需求；以及

网络发送子模块，其用于将压缩后的视频流连同帧头信息拆分成多个20个字节的数据包进行传输；以及

接收终端模块，其包括：

网络接收子模块，其用于接收该数据包并形成完整的压缩帧数据；

第二I帧数据判断子模块，其用于判断当前压缩帧数据是否为I帧数据；

RS解码子模块，其用于在判断当前压缩帧数据为I帧数据时，在解码到IDR图像时，立即将参考帧队列清空，将已解码的数据全部输出或抛弃，重新查找参数集，开始一个新的序列，其中，在H.264编码标准中，压缩视频流是一帧组的方式进行组织的，I帧是帧组中的第一帧也是IDR图像；

视频恢复子模块，其用于利用X264对该压缩帧数据进行恢复；以及