本實用新型涉及視頻壓縮傳輸?shù)募夹g領域，具體涉及一種反饋運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息的視頻壓縮傳輸系統(tǒng)及方法，采用遠端信宿接收機中的視頻解碼器向本地發(fā)送機中的信源視頻壓縮編碼器反饋其接收到的運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息，以增強視頻壓縮傳輸系統(tǒng)抗信道干擾能力，同時也可以提高遠端解碼視頻序列主觀和客觀質(zhì)量。

背景技術：

在主流的視頻壓縮傳輸標準中，如MPEG-4、ITU H.26L/H.264標準等，視頻壓縮編碼算法主要包括3個部分：幀間運動預測、空間塊變換和量化。將一幀分割成多個8*8或4*4、16*16等尺寸大小的塊，4個相鄰亮度塊和2個色差塊可以合成一個宏塊。在對運動預測殘差的離散余弦變換（DCT）系數(shù)進行量化之后，本地視頻壓縮編碼器中包含了一個本地解碼器，這個本地解碼器和遠程的視頻解碼器相同，它確保在接下來的運動估計步驟中，視頻編解碼均采用重建后的視頻圖像進行運動補償，從而避免本地視頻壓縮編碼端采用原始預測幀、而遠程視頻解碼端采用重建幀預測所帶來的兩端操作不同步問題。如果本地解碼器和遠程視頻解碼器采用不同的重建幀，解碼器處解碼的運動補償殘差會造成偏差，這種偏差如不進行糾正，將會進一步導致誤碼擴散的現(xiàn)象，造成視頻傳輸接收時在視頻圖像中出現(xiàn)馬賽克的現(xiàn)象，誤碼嚴重時，會影響接收視頻的順暢播放。盡管本地解碼器和遠程視頻解碼器中重建幀的同步對于視頻傳輸質(zhì)量的影響如此重要，并且在高誤碼率的信道中，更容易出現(xiàn)本地和遠程重建幀不同步的現(xiàn)象，然而目前的視頻編碼標準僅僅只是采取使本地解碼器和遠程解碼器相同的辦法來保證本地和遠程重建幀的同步，僅使用從本地視頻壓縮編碼器到遠程視頻解碼器的正向信道傳輸視頻幀信息，并未利用從遠程視頻解碼器到本地視頻壓縮編碼器方向的反向信道進行重建幀反饋，因此本地視頻壓縮編碼器中的本地解碼器重建幀和遠程視頻解碼器重建幀的不同步問題較嚴重，直接影響視頻壓縮遠程傳輸?shù)膫鬏斮|(zhì)量和抗信道干擾能力，需要頻繁采用幀內(nèi)編碼的傳輸模式傳輸?shù)蛪嚎s率的幀內(nèi)編碼，以此來保持本地和遠端重建幀的同步，但這樣做進一步造成了正向信道的擁擠。

在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，既提供從編碼器發(fā)射機到解碼器接收機方向的正向信道，也提供從解碼器接收機到編碼器發(fā)射機的反向信道。在支持所謂的對稱業(yè)務（如話音）的通信系統(tǒng)中，正反向信道的容量可以是基本平衡的，即反向信道可以達到與正向信道相同的傳輸速率。在支持如數(shù)據(jù)業(yè)務等不對稱業(yè)務的通信系統(tǒng)中，可以根據(jù)上行和下行業(yè)務的不同需求調(diào)節(jié)正向信道和反向信道的容量比例，一般認為數(shù)據(jù)業(yè)務需要較大的下行數(shù)據(jù)速率和較小的上行數(shù)據(jù)速率。

傳統(tǒng)的視頻業(yè)務往往需要較大的正向信道容量，即通信網(wǎng)絡中心節(jié)點向分布在系統(tǒng)中的用戶發(fā)布視頻信息，反向信道上一般傳輸少量的反饋控制信息，一般是空閑的，沒有得到充分利用。特別是當通信網(wǎng)絡支持多種多媒體業(yè)務時，反向信道和正向信道的實際數(shù)據(jù)傳輸速率差別很大，空閑的反向信道造成了通信系統(tǒng)資源和頻率等資源的浪費。利用反向信息反饋遠端接收的運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息不給通信系統(tǒng)帶來額外負擔，并且由于反饋信息較好地保持了發(fā)送端的本地解碼器和遠端的接收解碼器的重建幀同步，阻止了接收視頻幀質(zhì)量的下降，也就減少了壓縮率較低的幀內(nèi)編碼傳輸，可以緩解視頻業(yè)務正向信道的傳輸瓶頸。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述因本地解碼器重建幀和遠程視頻解碼器重建幀不同步而造成的誤碼擴散和解碼視頻質(zhì)量下降的技術問題，本實用新型提供了一種反饋運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息的視頻遠程傳輸系統(tǒng)及方法，正向信道上的壓縮視頻信息發(fā)送以視頻幀的塊或宏塊為單位，其中一個宏塊可以包括若干個塊，每塊有一個運動矢量；在反向信道上以塊或宏塊為單位反饋遠端視頻接收器接收到的運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息，在本地視頻壓縮編碼器中的本地解碼器進行反量化和逆離散余弦變換，還原出塊或宏塊的運動補償殘差信息，再加上運動平移后的預測幀中對應宏塊或塊信息，組成為本地重建幀，這個重建幀信息包括了信道誤碼信息，以此為基礎產(chǎn)生的運動補償殘差能夠有效校正遠程的視頻解碼器重建幀和本地解碼器重建幀之間的不同步。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是：一種反饋運動補償殘差信息的視頻傳輸系統(tǒng)，包括本地的信源和遠程的信宿，信源包括信源視頻編碼器、正向傳輸發(fā)送器和反向反饋接收器，正向傳輸發(fā)送器和反向反饋接收器均與信源視頻編碼器相連接；信宿包括信宿視頻解碼器、正向傳輸接收器和反向反饋發(fā)送器，正向傳輸接收器和反向反饋發(fā)送器均與信宿視頻解碼器相連接；正向傳輸發(fā)送器與正向傳輸接收器相連接，反向反饋發(fā)送器與反向反饋接收器相連接，所述信源視頻編碼器包括視頻源、減法器、視頻矢量編碼器、離散余弦變換器、量化器和本地解碼器；所述視頻源與減法器相連接，減法器與離散余弦變換器相連接，所述離散余弦變換器與量化器相連接，量化器與視頻矢量編碼器相連接，視頻矢量編碼器與正向傳輸發(fā)送器相連接；所述本地解碼器的輸入端分別與反向反饋接收器、視頻源相連接，本地解碼器的一個輸出端與視頻矢量編碼器相連接，本地解碼器的另一輸出端與減法器相連接。

所述本地解碼器包括本地反量化器、本地逆離散余弦變換器、加法器、本地重建幀緩沖器、運動估計器和運動平移器，本地反量化器與反向反饋接收器相連接，本地逆離散余弦變換器與本地反量化器相連接；所述運動估計器與視頻源相連接，運動估計器輸出的運動估計矢量作為運動平移器的輸入；所述加法器分別與本地逆離散余弦變換器和運動平移器相連接，加法器與本地重建幀緩沖器相連接，本地重建幀緩沖器分別與運動估計器、運動平移器相連接；所述運動估計器與視頻矢量編碼器相連接，運動平移器和減法器相連接。

所述信宿視頻解碼器包括視頻矢量解碼器、信宿反量化器、信宿逆離散余弦變換器和信宿運動平移器；所述視頻矢量解碼器與正向傳輸接收器相連接，視頻矢量解碼器分別與信宿反量化器、信宿運動平移器、反向反饋發(fā)送器相連接，信宿反量化器與信宿逆離散余弦變換器相連接，信宿逆離散余弦變換器與信宿運動平移器相連接。

視頻傳輸系統(tǒng)發(fā)送運動補償殘差信息的方法是：信源視頻編碼器以塊或宏塊為單位發(fā)送運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息和運動矢量信息。

視頻傳輸系統(tǒng)反饋運動補償殘差信息方法，信宿視頻解碼器的反饋信息是通過正向傳輸接收器接收運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息，信宿視頻解碼器以塊或宏塊為單位反饋運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息。

本實用新型使用從遠端的信宿視頻解碼器到本地的信源視頻編碼器的反向信道，由遠端的信宿視頻解碼器反饋其接收到的運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息給本地的信源視頻編碼器中的本地解碼器，刷新本地解碼器中的本地重建幀，以使本地信源視頻編碼器中的本地解碼器重建幀和遠端視頻解碼器重建幀同步，可以充分利用閑置的反向信道容量提高視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量和抗信道干擾的能力，并且不影響整個通信系統(tǒng)的正向信道容量。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型的總體原理示意圖。

圖2為圖1中信源視頻編碼器的具體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1中信宿視頻解碼器的具體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

一種反饋運動補償殘差量化的視頻遠程傳輸系統(tǒng)，如圖1所示，包括本地的信源100和遠程的信宿110，信源100包括信源視頻編碼器101、正向傳輸發(fā)送器102和反向反饋接收器103，正向傳輸發(fā)送器102和反向反饋接收器103均與信源視頻編碼器101相連接。信宿110包括信宿視頻解碼器111、正向傳輸接收器112和反向反饋發(fā)送器113，正向傳輸接收器112和反向反饋發(fā)送器113均與信宿視頻解碼器111相連接。正向傳輸發(fā)送器102與正向傳輸接收器112相連接，反向反饋發(fā)送器113與反向反饋接收器103相連接。

信源視頻編碼器101負責將視頻圖像壓縮編碼，提供盡可能高的壓縮比，以減輕對正向信道帶寬的需求。正向傳輸發(fā)送器102負責對信源視頻編碼器101輸出的視頻圖像壓縮碼流進行信道編碼和調(diào)制，然后通過正向發(fā)送信道發(fā)向遠程的信宿110的正向傳輸接收器112。正向傳輸接收器112負責接收經(jīng)過正向信道傳輸?shù)寞B加了噪聲和干擾污染的視頻圖像信號，并將接收到的視頻圖像信號進行解調(diào)和信道解碼，將信道解碼后的視頻、圖像信息提供給信宿視頻解碼器111。信宿視頻解碼器111一方面負責將接收自正向傳輸接收器112的壓縮視頻信息解壓縮，恢復出原始視頻內(nèi)容，由于正向傳輸信道中會疊加噪聲和干擾污染，因此恢復出的視頻內(nèi)容和原始視頻內(nèi)容相比會有一定程度的失真；另一方面，信宿視頻解碼器111將恢復出的運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息提供給反向反饋發(fā)送器113，以向信源100的反向反饋接收器103反饋。反向反饋發(fā)送器113負責將待反饋的運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息進行信道編碼和調(diào)制，然后通過反向反饋信道發(fā)向信源100的反向反饋接收器103。反向反饋接收器103負責對接收的反饋運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息信號進行解調(diào)和信道解碼，將信道解碼后的反饋運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息提供給信源視頻編碼器101使用。本實用新型利用從遠程的信宿視頻解碼器111到本地的信源視頻編碼器101的反向信道，由遠程的信宿視頻解碼器111反饋其接收到的運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息給本地的視頻壓縮編碼器101中，刷新本地重建幀，以保持本地重建幀和視頻解碼器重建幀的同步。

為了保證反饋重建幀相關信息的實時性，信源視頻編碼器101以塊或宏塊為單位發(fā)送運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息和運動矢量信息。信宿視頻解碼器111的反饋信息是通過正向傳輸接收器112接收的運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息。信宿視頻解碼器111以塊或宏塊為單位反饋運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息。

如圖2所示，信源視頻編碼器101包括視頻源201、減法器202、視頻矢量編碼器206、離散余弦變換器204、量化器205和本地解碼器210。視頻源201與減法器202相連接，減法器202與離散余弦變換器204相連接，離散余弦變換器204與量化器205相連接，量化器205與視頻矢量編碼器206相連接，視頻矢量編碼器206與正向傳輸發(fā)送器102相連接。本地解碼器210的輸入端分別與反向反饋接收器103、視頻源201相連接，本地解碼器210的一個輸出端與視頻矢量編碼器206相連接，本地解碼器210的另一輸出端和減法器202相連接。

具體地，視頻輸入201提供未壓縮的、需要傳輸?shù)囊曨l源，該視頻源信息可以是但不限于是QCIF格式、CIF格式、4CIF格式或16CIF格式等。

本地解碼器210包括本地反量化器2105、本地逆離散余弦變換器2104、加法器2106、本地重建幀緩沖器2103、運動估計器2101和運動平移器2102，本地反量化器2105與反向反饋接收器103相連接，本地逆離散余弦變換器2104與本地反量化器2105相連接；運動估計器2101與視頻源201相連接，運動估計器2101輸出的運動估計矢量作為運動平移器2102的輸入；加法器2106分別與本地逆離散余弦變換器2104和運動平移器2102相連接。加法器2106的輸出端與本地重建幀緩沖器2103，本地重建幀緩沖器2103分別與運動估計器2101、運動平移器2102相連接。運動估計器2101與視頻矢量編碼器206相連接，運動平移器2102和減法器202相連接。

為了阻止因本地解碼器重建幀和遠程視頻解碼器重建幀不同步而造成的誤碼擴散和解碼視頻質(zhì)量下降，本實用新型在反向信道上反饋遠程的信宿視頻解碼器111接收到的運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息，以使本地的信源視頻編碼器101中的本地解碼器210重建幀和信宿視頻解碼器111重建幀同步。但是如果按照傳統(tǒng)的視頻信號所需速率反饋已經(jīng)解壓縮的重建視頻幀，將需要很大的反向信道容量，甚至遠遠超出反向信道的允許容量，因此必須確定合理數(shù)據(jù)速率的反饋重建幀信息。根據(jù)合理的上下行信道速率平衡的假設，正向信道中傳輸運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息的傳輸速率可以認為是反向信道可以用來反饋重建幀相關信息的數(shù)據(jù)速率，也即反向信道的容許容量，這個容量比解碼視頻幀的數(shù)據(jù)速率低得多，因此重建幀相關信息反饋采用反饋信宿視頻解碼器111接收到的運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息的方法是一種合理有效的方法。

本地解碼器210確保在接下來的運動補償步驟中，編解碼均采用重建后的圖像進行運動補償，從而避免編碼端采用原始幀，而解碼端采用重建幀預測所帶來的兩種操作不同步問題。

如圖3所示，信宿視頻解碼器111包括視頻矢量解碼器301、信宿反量化器304、信宿逆離散余弦變換器305和信宿運動平移器306。所述視頻矢量解碼器301與正向傳輸接收器112相連接，視頻矢量解碼器301分別與信宿反量化器304、信宿運動平移器306、反向反饋發(fā)送器113相連接，信宿反量化器304與信宿逆離散余弦變換器305相連接，信宿逆離散余弦變換器305與信宿運動平移器306相連接。

正向傳輸接收器112將從正向信道上接收的信源視頻編碼器101通過正向傳輸發(fā)送器102發(fā)來的疊加了信道噪聲和干擾污染的壓縮視頻信號，進行解調(diào)和信道解碼，盡量去除信道噪聲和干擾后，將恢復出的壓縮視頻碼流傳送給視頻矢量解碼器301，視頻矢量解碼器301從接收到的視頻碼流中分解出運動矢量信息和幀間運動補償殘差的離散余弦變換系數(shù)的量化信息，分別將幀間運動補償殘差的離散余弦變換系數(shù)的量化信息傳送給信宿反量化器304、反饋給反向反饋發(fā)送器113，同時視頻矢量解碼器301將運動矢量信息傳送給信宿運動平移器306。信宿反量化器304將幀間運動補償殘差的離散余弦變換系數(shù)的量化值進行反量化處理，將反量化后的幀間運動補償殘差的離散余弦變換系數(shù)傳送到信宿逆離散余弦變換器305，信宿逆離散余弦變換器305輸出幀間運動補償殘差給信宿運動平移器306。信宿運動平移器306利用解碼后的視頻圖像幀和視頻矢量解碼器301輸出的運動矢量、信宿反離散余弦變換器305輸出的幀間運動補償殘差生成重建的視頻圖像幀。同時，視頻矢量解碼器301把接收到的運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息通過反向反饋發(fā)送器113反饋到反向信道上，反向反饋接收器103從反向信道接收反向反饋發(fā)送器113發(fā)來的反饋運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息并傳送至視頻壓縮編碼器101中的本地解碼器210中的本地反量化器2105，本地反量化器2105輸出反饋運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)給本地逆離散余弦變換器2104，本地逆離散余弦變換器2104輸出反饋的運動補償殘差和運動平移器2102輸出的前幀信息在加法器2106中相加后送入本地重建幀緩沖器2103，運動平移器2102輸出本地重建幀的預測，分別給減法器202和加法器2106。

具體地，一種反饋運動補償殘差信息的視頻傳輸方法，按如下步驟發(fā)送運動補償殘差信息：

步驟一：視頻源201把當前視頻幀劃分為視頻塊和宏塊，每個視頻塊將對應一個運動矢量，一個宏塊包含若干個塊；

步驟二：視頻源210將一個宏塊或塊Bn發(fā)送給運動估計器2101和減法器202；

步驟三：運動估計器2101將得到的宏塊或塊運動矢量BMVn分別發(fā)送給視頻矢量編碼器206和運動平移器2102；

步驟四：運動平移器2102將對應重建幀中的對應塊RFBn發(fā)送給減法器202；

步驟五：減法器202將塊Bn和重建幀中的對應塊RFBn相減的差值塊MCERBn發(fā)送給離散余弦變換器204；

步驟六：離散余弦變換器204對差值塊MCERBn進行離散余弦變換，得到離散余弦變換系數(shù)塊DCTBn，將其發(fā)送給量化器205；

步驟七：量化器205將離散余弦變換系數(shù)塊DCTBn進行最佳量化，得到最佳的量化塊QUANBn，并將其發(fā)送給視頻矢量編碼器206；

步驟八：視頻矢量編碼器206將量化塊QUANBn和塊運動矢量BMVn打包后的數(shù)據(jù)包DATABn發(fā)送給正向傳輸發(fā)送器102；

步驟九：正向傳輸發(fā)送器102將數(shù)據(jù)包DATABn經(jīng)信道編碼調(diào)制處理后傳輸給正向傳輸接收器112；

步驟十：正向傳輸接收器112將接收信號進行信道解調(diào)譯碼后，得到有剩余誤碼的數(shù)據(jù)包EDATABn，并將其發(fā)送給視頻矢量解碼器301；

步驟十一：視頻矢量解碼器301分離出符合質(zhì)量要求的塊運動矢量RBMVn，發(fā)送給信宿運動平移器306；視頻矢量解碼器301分離出符合質(zhì)量要求的量化塊RQUANBn，發(fā)送給信宿反量化器304；

步驟十二：信宿反量化器304將量化塊RQUANBn進行反量化，得到符合質(zhì)量要求的離散余弦變換系數(shù)塊RDCTBn，發(fā)送給信宿逆離散余弦變換器305；

步驟十三：信宿逆離散余弦變換器305將離散余弦變換系數(shù)塊RDCTBn進行逆離散余弦變換，得到符合質(zhì)量要求的塊運動補償殘差MCERBn，發(fā)送給信宿運動平移器306；

步驟十四：信宿運動平移器306將塊運動補償殘差MCERBn和塊運動矢量RBMVn恢復成接收端的重建視頻幀輸出。

具體地，一種反饋運動補償殘差信息的視頻傳輸方法，按如下步驟反饋運動補償殘差信息：

步驟一：視頻矢量解碼器301將分離出的量化塊RQUANBn反饋給反向反饋發(fā)送器113；

步驟二：反向反饋發(fā)送器113將量化塊RQUANBn數(shù)據(jù)包進行信道編碼調(diào)制后傳輸給反向反饋接收器103；

步驟三：反向反饋接收器103將接收信號進行信道解調(diào)譯碼后，得到含有剩余誤碼的量化塊FRQUANBn，將其發(fā)送給本地反量化器2105；

步驟四：本地反量化器2105將量化塊FRQUANBn進行反量化，得到離散余弦變換系數(shù)塊FDCTBn，將其發(fā)送給本地逆離散余弦變換器2104；

步驟五：本地逆離散余弦變換器2104將離散余弦變換系數(shù)塊FDCTBn進行逆離散余弦變換，得到反饋的塊運動補償殘差FMCERBn，發(fā)送給加法器2106；

步驟六：運動平移器2102將按照運動矢量MVBn平移后的目標塊TBn發(fā)送給加法器2106；

步驟七：加法器2106將反饋的塊運動補償殘差FMCERBn和對應的目標塊TBn相加后得到本地重建塊LRBn，發(fā)送給本地重建幀緩沖器2103；

步驟八：本地重建幀緩沖器2103將依次得到的本地重建塊LRBn組成本地重建幀，并進行緩沖；

步驟九：本地重建幀緩沖器2103將相應的本地重建幀分別發(fā)送給運動估計器2101和運動平移器2102。

本實用新型中遠端的信宿視頻解碼器在反向信道上向本地的信源視頻編碼器的反饋其接收到的運動補償殘差離散余弦變換系數(shù)量化信息，可改善本地的信源視頻壓縮編碼器中本地解碼器重建幀和遠端的信宿視頻解碼器中重建幀的同步程度，從而達到較好的視頻遠程傳輸質(zhì)量和提高視頻壓縮傳輸系統(tǒng)的抗信道干擾能力。可用于提供有線通信網(wǎng)絡、無線通信網(wǎng)絡及多媒體通信網(wǎng)絡中進行實時的或非實時的視頻壓縮傳輸，也可以支持交互式和雙向的全雙工方式的視頻壓縮通信，尤其可改善移動多媒體通信網(wǎng)絡中的視頻壓縮傳輸質(zhì)量。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。