專利名稱：H.264編碼視頻數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方法及無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方法，尤其涉及一種H. 264編碼視頻數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方法，以及使用該方法的無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，屬于網(wǎng)絡(luò)傳輸中數(shù)據(jù)編碼技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著物聯(lián)網(wǎng)和3G網(wǎng)絡(luò)的大力發(fā)展，為智能家居、“智慧地球”的實(shí)現(xiàn)提供了無(wú)限的可能。而在現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)的支持下的手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)則是一種典型應(yīng)用，它可應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)家居安防等功能，具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻信息的傳輸都是基于無(wú)線信道的，眾所周知，無(wú)線視頻傳輸中面臨三方面的挑戰(zhàn)壓縮效率、功率分配和差錯(cuò)控制。其中，由于無(wú)線信道極其容易產(chǎn)生誤碼擴(kuò)散現(xiàn)象，從而導(dǎo)致重建視頻質(zhì)量的嚴(yán)重下降，所以差錯(cuò)控制就顯得尤為本質(zhì)。視頻差錯(cuò)控制技術(shù)是指編碼器通過(guò)增加相應(yīng)的編碼策略或者改進(jìn)視頻碼流的結(jié)構(gòu)，使視頻解碼器便于檢測(cè)差錯(cuò)，并利用圖像中的空間及時(shí)間相關(guān)性來(lái)恢復(fù)因差錯(cuò)而丟失或毀壞的數(shù)據(jù)，降低信道差錯(cuò)對(duì)圖像傳輸質(zhì)量影響的技術(shù)。針對(duì)這種情況，目前在手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中根據(jù)控制機(jī)制作用的位置和工作方式不同，已提出并應(yīng)用了許多差錯(cuò)控制技術(shù)，但許多信源編碼還是相對(duì)獨(dú)立于信道傳輸，并未完整、系統(tǒng)的考慮視頻內(nèi)容與信道差錯(cuò)控制相結(jié)合的整體特性，也未考慮到在整個(gè)過(guò)程中融合基于內(nèi)容的的視頻分析處理技術(shù)來(lái)適應(yīng)無(wú)線信道的特性?，F(xiàn)有的手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)所使用的差錯(cuò)控制技術(shù)的情況(1)視頻內(nèi)容的差錯(cuò)控制現(xiàn)有大部分的手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)很少將差錯(cuò)控制顆粒粒度擴(kuò)展到視頻內(nèi)容，最多在解碼端對(duì)視頻對(duì)象采用差錯(cuò)隱藏方法，而在編碼器端，不會(huì)采用H. 264標(biāo)準(zhǔn)所提供的差錯(cuò)控制技術(shù)對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行差錯(cuò)控制，即使用到，也只是將視頻內(nèi)容作為一個(gè)整體，運(yùn)用H. 264標(biāo)準(zhǔn)所提供的某一種差錯(cuò)控制技術(shù)進(jìn)行差錯(cuò)控制。雖然這樣可以達(dá)到減少傳輸延時(shí)、增加服務(wù)器的工作量的目的，但卻失去了接收端圖像高質(zhì)量、低失真恢復(fù)的保證。即使此時(shí)在接收端采用差錯(cuò)隱藏技術(shù)，也存在一些不可避免的問(wèn)題，例如，空域掩蓋技術(shù)是假設(shè)相鄰圖像塊中存在強(qiáng)相關(guān)性，因此這種方法不適于物體邊緣或者運(yùn)動(dòng)劇烈的部分；另外，基于視頻對(duì)象的差錯(cuò)隱藏方法的前提是能夠事先得到視頻圖像的內(nèi)容，可這對(duì)于許多應(yīng)用場(chǎng)合是不適用的。(2)數(shù)據(jù)包的差錯(cuò)控制經(jīng)過(guò)H. 264編碼后形成的視頻幀最終是要封裝在一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)包在物理層中進(jìn)行傳輸?shù)?。這些數(shù)據(jù)包在傳輸過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)丟包、誤碼、數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題，從而影響了一幀數(shù)據(jù)的恢復(fù)。所以一個(gè)可靠的視頻監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)在數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)這一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行差錯(cuò)控制。目前已有的基于無(wú)線信道的傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)鏈路層中使用的差錯(cuò)控制方案有方案一前向糾錯(cuò)技術(shù)(FEC)前向糾錯(cuò)技術(shù)(FEC)即在傳輸碼列中加入冗余糾錯(cuò)碼，在一定條件下，當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包出錯(cuò)時(shí)，可利用傳輸碼列中的冗余糾錯(cuò)碼進(jìn)行糾錯(cuò)。優(yōu)點(diǎn)處理開(kāi)銷低，延時(shí)小，實(shí)時(shí)性好；缺點(diǎn)可靠性較低，編譯碼設(shè)備復(fù)雜且昂貴。方案二 自動(dòng)重傳技術(shù)(ARQ)自動(dòng)重傳技術(shù)(ARQ)即通過(guò)接收方請(qǐng)求發(fā)送方重傳出錯(cuò)的數(shù)據(jù)報(bào)文來(lái)恢復(fù)出錯(cuò)的報(bào)文。優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠性高；缺點(diǎn)需要反饋信道，延時(shí)大，實(shí)時(shí)性不好。方案三混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳機(jī)制(混合FEC/ARQ)混合FEC/ARQ技術(shù)即在ARQ中引入了一個(gè)子項(xiàng)，用來(lái)糾正出現(xiàn)的傳輸錯(cuò)誤來(lái)減少重傳的次數(shù)以滿足時(shí)延的要求，即在糾錯(cuò)能力范圍內(nèi)可以自動(dòng)糾錯(cuò)，超出這個(gè)范圍才進(jìn)行重傳。優(yōu)點(diǎn)是FEC和ARQ技術(shù)的一種折衷，通過(guò)限定重傳的次數(shù)以滿足時(shí)延的需求；缺點(diǎn)受到FEC編碼效率的限制，固定的自動(dòng)重傳次數(shù)不能適應(yīng)多變的無(wú)線信道的條件。(3)基于編解碼器交互的差錯(cuò)控制方法編碼/解碼器交互的差錯(cuò)控制方法要求必須存在反向信道，并且通常只適用于點(diǎn)到點(diǎn)的情況。應(yīng)答模式具有較強(qiáng)的抑制差錯(cuò)擴(kuò)散的能力，但是當(dāng)往返延時(shí)較大的時(shí)候，編碼效率明顯降低。無(wú)應(yīng)答模式適用于信道差錯(cuò)率不高的情況，但是差錯(cuò)會(huì)在往返延遲時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散蔓延。如何根據(jù)信道的情況自動(dòng)切換，目前仍有一定的難度。綜上所述，現(xiàn)有的差錯(cuò)控制技術(shù)在手機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用將使手機(jī)客戶端圖像的質(zhì)量大打折扣，此方面的問(wèn)題必然會(huì)成為影響智能家居的應(yīng)用推廣的因素之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有視頻無(wú)線傳輸技術(shù)所存在的差錯(cuò)控制方法不能滿足實(shí)際需要的不足，提供一種H. 264編碼視頻數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方法，以及采用該方法進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)臒o(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可提高視頻內(nèi)容重建的質(zhì)量，同時(shí)也達(dá)到了視頻傳輸差錯(cuò)控制能力和傳輸效率之間的最優(yōu)折衷。。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題一種H. 264編碼視頻數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方法，發(fā)送端對(duì)原始視頻進(jìn)行H. 264編碼，并通過(guò)無(wú)線方式將編碼后的數(shù)據(jù)包傳輸至接收端；接收端對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼，得到原始視頻；數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸過(guò)程中采用了基于視頻內(nèi)容特征的差錯(cuò)控制方法，具體為發(fā)送端對(duì)原始視頻內(nèi)容進(jìn)行特征檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果識(shí)別相應(yīng)的視頻單元，具體為首先進(jìn)行人臉特征檢測(cè)，將包含人臉特征的視頻單元識(shí)別為高層語(yǔ)義特征單元；然后對(duì)其余視頻單元進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特征檢測(cè)，將包含運(yùn)動(dòng)特征的視頻單元識(shí)別為中層語(yǔ)義特征單元；最后對(duì)剩余的視頻單元進(jìn)行顏色、密度或者方向特征檢測(cè)，并將其識(shí)別為低層語(yǔ)義特征單元；針對(duì)高層、中層、低層語(yǔ)義特征單元，分別采用相應(yīng)的差錯(cuò)控制方法，具體為對(duì)于高層語(yǔ)義特征單元，采用幀內(nèi)編碼宏塊刷新的差錯(cuò)控制方法；對(duì)于中層語(yǔ)義特征單元，采用基于時(shí)域的后處理差錯(cuò)恢復(fù)方法；對(duì)于低層語(yǔ)義特征單元，采用基于空域的后處理差錯(cuò)恢復(fù)方法。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸過(guò)程中還采用了信道自適應(yīng)混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳機(jī)制進(jìn)行差錯(cuò)控制。更進(jìn)一步地，發(fā)送端在對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送前，先根據(jù)下式計(jì)算并記錄所要
發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中各數(shù)據(jù)塊的優(yōu)先級(jí)， 權(quán)利要求
1.一種H. 264編碼視頻數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方法，發(fā)送端對(duì)原始視頻進(jìn)行H. 264編碼，并通過(guò)無(wú)線方式將編碼后的數(shù)據(jù)包傳輸至接收端；接收端對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼，得到原始視頻；其特征在于，數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸過(guò)程中采用了基于視頻內(nèi)容特征的差錯(cuò)控制方法，具體為發(fā)送端對(duì)原始視頻內(nèi)容進(jìn)行特征檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果識(shí)別相應(yīng)的視頻單元，具體為 首先進(jìn)行人臉特征檢測(cè)，將包含人臉特征的視頻單元識(shí)別為高層語(yǔ)義特征單元；然后對(duì)其余視頻單元進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特征檢測(cè)，將包含運(yùn)動(dòng)特征的視頻單元識(shí)別為中層語(yǔ)義特征單元； 最后對(duì)剩余的視頻單元進(jìn)行顏色、密度或者方向特征檢測(cè)，并將其識(shí)別為低層語(yǔ)義特征單元；針對(duì)高層、中層、低層語(yǔ)義特征單元，分別采用相應(yīng)的差錯(cuò)控制方法，具體為對(duì)于高層語(yǔ)義特征單元，采用幀內(nèi)編碼宏塊刷新的差錯(cuò)控制方法；對(duì)于中層語(yǔ)義特征單元，采用基于時(shí)域的后處理差錯(cuò)恢復(fù)方法；對(duì)于低層語(yǔ)義特征單元，采用基于空域的后處理差錯(cuò)恢復(fù)方法。
2.如權(quán)利要求1所述H.264編碼視頻數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸過(guò)程中還采用了信道自適應(yīng)混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳機(jī)制進(jìn)行差錯(cuò)控制。
3.如權(quán)利要求1所述H.264編碼視頻數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方法，其特征在于，發(fā)送端在對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送前，先根據(jù)下式計(jì)算并記錄所要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中各數(shù)據(jù)塊的優(yōu)先級(jí)，
4.如權(quán)利要求1所述H.264編碼視頻數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方法，其特征在于，所述人臉特征檢測(cè)采用膚色檢測(cè)法。
5.如權(quán)利要求1所述述H.264編碼視頻數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方法，其特征在于，在運(yùn)動(dòng)特征檢測(cè)時(shí)采用運(yùn)動(dòng)注意力模型。
6.一種無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，包括至少一個(gè)視頻采集單元，用于實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控視頻；一服務(wù)器，其與所述視頻采集單元有線信號(hào)連接，用于將視頻采集單元傳送的監(jiān)控視頻進(jìn)行H. 264編碼，并將編碼后的編碼視頻數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送；至少一個(gè)無(wú)線終端，其與所述服務(wù)器無(wú)線信號(hào)連接，接收所述服務(wù)器傳送的H. 264編碼視頻數(shù)據(jù)；其特征在于，服務(wù)器將H. 264編碼視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給無(wú)線終端時(shí)，采用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述H. 264編碼視頻數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種H.264編碼視頻數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸方法。本發(fā)明方法在進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)過(guò)程中采用了基于視頻內(nèi)容特征的差錯(cuò)控制方法，根據(jù)人眼特性，將屬于不同特征、視覺(jué)關(guān)注度不同的視頻內(nèi)容采用H.264不同的差錯(cuò)控制方法進(jìn)行差錯(cuò)控制。本發(fā)明進(jìn)一步考慮傳輸信道的條件，對(duì)等待重傳的數(shù)據(jù)塊依據(jù)事先計(jì)算的視頻幀中各個(gè)數(shù)據(jù)塊的傳輸優(yōu)先級(jí)決定重傳數(shù)據(jù)塊的順序，以減少總的幀缺失率；在數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)數(shù)據(jù)包采用信道自適應(yīng)的混合FEC/ARQ的差錯(cuò)控制。本發(fā)明還公開(kāi)了一種無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明分別從應(yīng)用層和數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)視頻信息進(jìn)行差錯(cuò)控制，在滿足接收端客戶的視覺(jué)信息需求的同時(shí)，又能保證較高的傳輸效率，降低客戶觀看的等待時(shí)間。
文檔編號(hào)H04N7/64GK102447910SQ20121000261
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者孫知信, 宮婧, 張曉磊 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)