專利名稱：H.264編碼視頻數據無線傳輸方法及無線視頻監控系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種視頻數據無線傳輸方法，尤其涉及一種H. 264編碼視頻數據無線傳輸方法，以及使用該方法的無線視頻監控系統，屬于網絡傳輸中數據編碼技術領域。
背景技術：
隨著物聯網和3G網絡的大力發展，為智能家居、“智慧地球”的實現提供了無限的可能。而在現有物聯網技術和3G網絡的支持下的手機視頻監控系統則是一種典型應用，它可應用于智能家居領域實現家居安防等功能，具有重要的實際應用意義。手機視頻監控系統中的視頻信息的傳輸都是基于無線信道的，眾所周知，無線視頻傳輸中面臨三方面的挑戰壓縮效率、功率分配和差錯控制。其中，由于無線信道極其容易產生誤碼擴散現象，從而導致重建視頻質量的嚴重下降，所以差錯控制就顯得尤為本質。視頻差錯控制技術是指編碼器通過增加相應的編碼策略或者改進視頻碼流的結構，使視頻解碼器便于檢測差錯，并利用圖像中的空間及時間相關性來恢復因差錯而丟失或毀壞的數據，降低信道差錯對圖像傳輸質量影響的技術。針對這種情況，目前在手機視頻監控系統中根據控制機制作用的位置和工作方式不同，已提出并應用了許多差錯控制技術，但許多信源編碼還是相對獨立于信道傳輸，并未完整、系統的考慮視頻內容與信道差錯控制相結合的整體特性，也未考慮到在整個過程中融合基于內容的的視頻分析處理技術來適應無線信道的特性。現有的手機視頻監控系統所使用的差錯控制技術的情況(1)視頻內容的差錯控制現有大部分的手機視頻監控系統很少將差錯控制顆粒粒度擴展到視頻內容，最多在解碼端對視頻對象采用差錯隱藏方法，而在編碼器端，不會采用H. 264標準所提供的差錯控制技術對視頻內容進行差錯控制，即使用到，也只是將視頻內容作為一個整體，運用H. 264標準所提供的某一種差錯控制技術進行差錯控制。雖然這樣可以達到減少傳輸延時、增加服務器的工作量的目的，但卻失去了接收端圖像高質量、低失真恢復的保證。即使此時在接收端采用差錯隱藏技術，也存在一些不可避免的問題，例如，空域掩蓋技術是假設相鄰圖像塊中存在強相關性，因此這種方法不適于物體邊緣或者運動劇烈的部分；另外，基于視頻對象的差錯隱藏方法的前提是能夠事先得到視頻圖像的內容，可這對于許多應用場合是不適用的。(2)數據包的差錯控制經過H. 264編碼后形成的視頻幀最終是要封裝在一個個數據包在物理層中進行傳輸的。這些數據包在傳輸過程中也會出現丟包、誤碼、數據丟失的問題，從而影響了一幀數據的恢復。所以一個可靠的視頻監控系統會在數據鏈路層對這一個個數據包進行差錯控制。目前已有的基于無線信道的傳輸的視頻監控系統在數據鏈路層中使用的差錯控制方案有方案一前向糾錯技術(FEC)前向糾錯技術(FEC)即在傳輸碼列中加入冗余糾錯碼，在一定條件下，當接收端發現數據包出錯時，可利用傳輸碼列中的冗余糾錯碼進行糾錯。優點處理開銷低，延時小，實時性好；缺點可靠性較低，編譯碼設備復雜且昂貴。方案二 自動重傳技術(ARQ)自動重傳技術(ARQ)即通過接收方請求發送方重傳出錯的數據報文來恢復出錯的報文。優點簡單，系統可靠性高；缺點需要反饋信道，延時大，實時性不好。方案三混合自動請求重傳機制(混合FEC/ARQ)混合FEC/ARQ技術即在ARQ中引入了一個子項，用來糾正出現的傳輸錯誤來減少重傳的次數以滿足時延的要求，即在糾錯能力范圍內可以自動糾錯，超出這個范圍才進行重傳。優點是FEC和ARQ技術的一種折衷，通過限定重傳的次數以滿足時延的需求；缺點受到FEC編碼效率的限制，固定的自動重傳次數不能適應多變的無線信道的條件。(3)基于編解碼器交互的差錯控制方法編碼/解碼器交互的差錯控制方法要求必須存在反向信道，并且通常只適用于點到點的情況。應答模式具有較強的抑制差錯擴散的能力，但是當往返延時較大的時候，編碼效率明顯降低。無應答模式適用于信道差錯率不高的情況，但是差錯會在往返延遲時間內擴散蔓延。如何根據信道的情況自動切換，目前仍有一定的難度。綜上所述，現有的差錯控制技術在手機視頻監控系統中的應用將使手機客戶端圖像的質量大打折扣，此方面的問題必然會成為影響智能家居的應用推廣的因素之一。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在于克服現有視頻無線傳輸技術所存在的差錯控制方法不能滿足實際需要的不足，提供一種H. 264編碼視頻數據無線傳輸方法，以及采用該方法進行視頻數據無線傳輸的無線視頻監控系統，可提高視頻內容重建的質量，同時也達到了視頻傳輸差錯控制能力和傳輸效率之間的最優折衷。。本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題一種H. 264編碼視頻數據無線傳輸方法，發送端對原始視頻進行H. 264編碼，并通過無線方式將編碼后的數據包傳輸至接收端；接收端對接收到的數據包進行解碼，得到原始視頻；數據無線傳輸過程中采用了基于視頻內容特征的差錯控制方法，具體為發送端對原始視頻內容進行特征檢測，并根據檢測結果識別相應的視頻單元，具體為首先進行人臉特征檢測，將包含人臉特征的視頻單元識別為高層語義特征單元；然后對其余視頻單元進行運動特征檢測，將包含運動特征的視頻單元識別為中層語義特征單元；最后對剩余的視頻單元進行顏色、密度或者方向特征檢測，并將其識別為低層語義特征單元；針對高層、中層、低層語義特征單元，分別采用相應的差錯控制方法，具體為對于高層語義特征單元，采用幀內編碼宏塊刷新的差錯控制方法；對于中層語義特征單元，采用基于時域的后處理差錯恢復方法；對于低層語義特征單元，采用基于空域的后處理差錯恢復方法。進一步地，所述數據無線傳輸過程中還采用了信道自適應混合自動請求重傳機制進行差錯控制。更進一步地，發送端在對編碼后的數據進行發送前，先根據下式計算并記錄所要
發送的數據幀中各數據塊的優先級， 權利要求
1.一種H. 264編碼視頻數據無線傳輸方法，發送端對原始視頻進行H. 264編碼，并通過無線方式將編碼后的數據包傳輸至接收端；接收端對接收到的數據包進行解碼，得到原始視頻；其特征在于，數據無線傳輸過程中采用了基于視頻內容特征的差錯控制方法，具體為發送端對原始視頻內容進行特征檢測，并根據檢測結果識別相應的視頻單元，具體為 首先進行人臉特征檢測，將包含人臉特征的視頻單元識別為高層語義特征單元；然后對其余視頻單元進行運動特征檢測，將包含運動特征的視頻單元識別為中層語義特征單元； 最后對剩余的視頻單元進行顏色、密度或者方向特征檢測，并將其識別為低層語義特征單元；針對高層、中層、低層語義特征單元，分別采用相應的差錯控制方法，具體為對于高層語義特征單元，采用幀內編碼宏塊刷新的差錯控制方法；對于中層語義特征單元，采用基于時域的后處理差錯恢復方法；對于低層語義特征單元，采用基于空域的后處理差錯恢復方法。
2.如權利要求1所述H.264編碼視頻數據無線傳輸方法，其特征在于，所述數據無線傳輸過程中還采用了信道自適應混合自動請求重傳機制進行差錯控制。
3.如權利要求1所述H.264編碼視頻數據無線傳輸方法，其特征在于，發送端在對編碼后的數據進行發送前，先根據下式計算并記錄所要發送的數據幀中各數據塊的優先級，
4.如權利要求1所述H.264編碼視頻數據無線傳輸方法，其特征在于，所述人臉特征檢測采用膚色檢測法。
5.如權利要求1所述述H.264編碼視頻數據無線傳輸方法，其特征在于，在運動特征檢測時采用運動注意力模型。
6.一種無線視頻監控系統，包括至少一個視頻采集單元，用于實時采集現場的監控視頻；一服務器，其與所述視頻采集單元有線信號連接，用于將視頻采集單元傳送的監控視頻進行H. 264編碼，并將編碼后的編碼視頻數據通過無線方式發送；至少一個無線終端，其與所述服務器無線信號連接，接收所述服務器傳送的H. 264編碼視頻數據；其特征在于，服務器將H. 264編碼視頻數據發送給無線終端時，采用權利要求1-5任一項所述H. 264編碼視頻數據無線傳輸方法。
全文摘要
本發明公開了一種H.264編碼視頻數據無線傳輸方法。本發明方法在進行無線數據過程中采用了基于視頻內容特征的差錯控制方法，根據人眼特性，將屬于不同特征、視覺關注度不同的視頻內容采用H.264不同的差錯控制方法進行差錯控制。本發明進一步考慮傳輸信道的條件，對等待重傳的數據塊依據事先計算的視頻幀中各個數據塊的傳輸優先級決定重傳數據塊的順序，以減少總的幀缺失率；在數據鏈路層對數據包采用信道自適應的混合FEC/ARQ的差錯控制。本發明還公開了一種無線視頻監控系統。本發明分別從應用層和數據鏈路層對視頻信息進行差錯控制，在滿足接收端客戶的視覺信息需求的同時，又能保證較高的傳輸效率，降低客戶觀看的等待時間。
文檔編號H04N7/64GK102447910SQ20121000261
公開日2012年5月9日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者孫知信, 宮婧, 張曉磊 申請人:南京郵電大學