无线视频传输容错算法研究-邓俏

1、无线视频传输容错算法研究 汇报人：邓俏目录一.什么是容错算法二.研究视频容错算法的意义三.容错算法分类四.冗余编码容错方法介绍一.什么是容错算法 n 随着无线网络技术与移动通信技术的飞速发展，人们已不满足于普通的话音业务和简单的数据文本信息传输。n 伴随着各种用户终端的多样化和智能化，更加直观的视频信息在网络中的处理和传输变得越来越受关注。n 原始视频的数据量巨大，但是设备存储空间有限，传输网络中有效带宽有限，因此需要对原始视频进行压缩，各种先进的视频编解码技术与压缩标准都在不断的发展。 n n n 目前比较流行的编码标准为 MPEG-4和 H.264 视频压缩标准，MPEG-4 是基于视频对

2、象的编码标准，主要特点是在编码之前对一帧中的对象进行分割，每个对象拥有形状信息，运动信息和纹理信息，然后对这些信息进行编码，这样做的好处是对于不同的对象给予不同的编码策略，使得终端解码视频质量得到进一步提高。n H.264 是新一代视频压缩标准，具有很高的视频压缩效率，而且定义了视频编码层和网络提取层，使 H.264 码流有更好的网络亲和力。 n 以上介绍的视频编码标准都是利用运动估计运动补偿技术作为基础进行压缩的，所以这些视频编解码标准非常依赖于视频码流的完整性，对传输差错比较敏感，在传输过程中一旦出现差错会导致差错传播，出现失真等现象，影响终端视频解码后的质量。n 而无线网络具有高误码率等

3、特性，因此，在无线网络中传输的视频码流必须拥有一定的抗误码的能力，即容错性 (Error Resilience)。二.研究视频容错算法的意义n 在农业环境中，无线视频传输有其重要意义。作为数据信息的有效补充，视频信息可以更加有效地展示农田环境、作物生长状态等信息，特别是对于反映作物的生长状态、病虫害信息等，视频监测具有更加直观的效果。 n 采用无线视频传输，有以下优点：综合成本低，只需一次性投资，无需布线；组网灵活，可扩展性好，即插即用；维护费用低。n 但在无线传输应用过程中，存在许多问题。目前，应用比较广泛的无线传输技术是3G技术。3G的带宽有限，而且由于各种噪声的影响，视频信号的传输质量难

4、免受到影响。所以，通过3G进行高质量的视频传输是一项具有挑战性的任务。n H264由于其高效的压缩技术使得它非常适合在3G无线信道中传输，但是H.264相对较高的压缩效率导致它的码流对于误码十分敏感，更容易受到错误的影响和扩散，所以要加入各种容错技术来保证H.264视频的传输质量。三.容错算法分类n 编码效率是现今众多编码标准和编码器设计考虑的最主要因素，但是对于已压缩视频码流在具有高误码率的无线信道环境下的传输，容错也是一个至关重要的问题。在现有的视频编码标准中，已经制定了不少有效的容错编码工具。现有的容错算法主要分为容错信息植入、数据分层、冗余编码和差错掩盖四个大类，每一类容错策略当中又细

5、分为多种容错工具。 四.冗余编码容错方法介绍 n 冗余编码是通过在已编码视频中加入冗余信息来提升视频抗误码性能的一种容错方案。冗余信息的加入可以是直接的，例如冗余片编码(RS Redundant Slice)；也可以是间接的，例如可逆变长编码 RVLC 和多描述编码 MDC。 n 可逆变长编码 RVLC 算法是为了在解码端进行数据重建。所谓“可逆”是指在设计上使得码流前向和后向都可读，比如一个 3 比特长的码流，原本可用的状态有八个，如果考虑可逆性，则只有 111,101,010 三个状态可用。这在一定程度上间接地降低了编码效率。由于码流具有可逆性，所以解码端可以反向解码，检测是否出现误比特。

6、检测出误比特位置，那误比特位到下一个同步信息之间的码流不可用，需要利用其他信息进行重建。n 通过可逆变长编码算法的基本原理可以看出，该算法具有一定的局限性，对于突发性比特错误可以进行有效地纠错和恢复，但是不适合用于整包丢失的传输信道。 n 近年来多描述编码作为一种有效增强视频码流鲁棒性的编码方法成为研究的热点。多描述编码的基本思路是使同一个信源根据数学理论产生多个描述，并且分别在不同的信道上传输。每个信道的状况各不相同，有的信道质量比较好，有的信道噪声干扰比较大，接收端收到的信息失真比较大，甚至有的信道信息传输可能暂时中断。n 该编码方案要求接收端设计多个相关的多描述解码器，能够在接收到任何一

7、个信道的描述之后都能解码出质量较好的视频图像。并且接收端收到的描述越多，最终解码的视频质量就越好。作为一种新的容错编码方案，该方法针对突发性错误有较好的容错效果，并且能够有效地重建丢失分组。n 多描述编码适用于多个独立子信道传输系统，其中的一个或几个信道误码率较高也不会严重影响解码端的视频重建质量。 n 冗余片编码是 H.264 编码标准采用的一种新的容错工具。相对于参考图像选择需要反馈系统，冗余片编码则基于的是无反馈的系统。H.264 编码标准允许编码器在同一个码流中添加同一源视频数据的一个或更多冗余表示。冗余片的编码参数与原始视频数据的编码参数不同，一般主片可以用比较小的 量化参数QP 来编码，对图像的处理更精细化；而冗余片中为了节省码率采用比较大的 QP 参数来编码，这样图像质量相对就低一些。n 解码器在进行解码时，如果接收到主片，则使用主片