视频会议系统中QOS研究

论文摘要

随着视频压缩技术以及宽带网络的不断发展,基于Internet的网络视频会议飞速发展,已成为人们日常生活中一个重要的组成部分。然而,Internet网络的本质是尽力而为的网络,不提供传输的QOS保护。同时网络带宽虽然比过去增大了很多,但相对而言依然有限,再加上参差不齐的视频采集设备采集的视频源质量不一样,使得视频会议的QOS得不到保障。因此,提高视频会议的质量,已经成为了一个研究的热点。本文皆在从理论和实践上针对网络带宽条件有限,采集设备一般的情况下,如何更好的提供网络视频的服务质量进行深入的研究探讨。本文首先简要介绍网络视频会议的研究背景和发展状况,以及在现代生活中的重要性。然后针对视频序列容易受噪声干扰的问题,提出了一种自适应的时空视频去噪滤波算法。通过分析空域和时域上的特性,利用估计的噪声强度以及边缘信息自适应选择滤波窗口的大小。根据编码器编码时得到的运动估计参数,估计下一帧各像素点的运动参数,获取时域上候选滤波点的位置,利用空时相关性,进行视频去噪,提高视频画质。接着讨论了如何在低码率下增强感兴趣区域的质量。通过对网络视频会议场景的分析,采用人脸区域检测、人脸区域跟踪的方法来获取目标区域和背景区域。并且通过一种简单有效的码率控制算法,对不同的区域根据不同的权重分配比特数,从而提高目标区域画质。同时,如果存在噪声,对目标区域和背景区域使用不同的去噪算法进行去噪滤波,增强图像质量。随后讨论了传输出错后的错误隐藏机制。重点介绍了整帧丢失后的错误恢复机制。提出了一种解码端的容错算法来实现整帧丢失下的错误隐藏。针对解码序列错误累积扩散的问题,讨论了在有反馈信道的情况下,如何通过即时信道反馈机制来调整编码端的参考队列,从而尽可能快速的阻止解码端错误的扩散。最后探讨了最新的可扩展视频编码标准。以我们自己开发的一个SVC平台为基准,通过分解解码器不同扩展层以及不同类型宏块的解码过程,详细的介绍了H.264 SVC作为新的可扩展编码标准的一些基本特点。同时,针对我们实际应用的需求,逐层介绍了编码端如何在不同的扩展层实现可扩展分层编码。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究背景和意义
• 1.2 网络视频会议QOS相关技术及其研究进展
• 1.2.1 视频序列噪声去除
• 1.2.2 低码率下有效增强目标区域质量
• 1.2.3 整帧丢失下的错误隐藏机制
• 1.2.4 可扩展视频编码（SVC）
• 1.3 实验系统平台介绍
• 1.4 本文的研究内容及主要贡献
• 1.5 论文的章节安排
• 第2章 自适应时空视频去噪算法
• 2.1 引言
• 2.2 噪声模型
• 2.2.1 噪声模型的表征
• 2.3 噪声强度估计
• 2.3.1 基于块的噪声估计
• 2.3.2 噪声估计的结果
• 2.4 视频滤波去噪
• 2.4.1 自适应窗口大小的选择
• 2.4.2 空间滤波点的选择
• 2.4.3 时间滤波点的选择
• 2.5 实验结果
• 2.6 本章小结
• 第3章 低码率下增强目标区域质量
• 3.1 引言
• 3.2 人脸检测
• 3.2.1 人脸检测的一些基本方法
• 3.2.2 基于肤色的人脸检测
• 3.3 目标区域跟踪
• 3.3.1 粒子滤波
• 3.3.2 Mean-shift跟踪算法
• 3.3.3 Cam--shift跟踪算法
• 3.4 分区域噪声抑制
• 3.5 分区域比特分配与码率控制
• 3.5.1 分区域码率分配策略
• 3.5.2 码率控制
• 3.6 系统流程图
• 3.7 实验结果
• 3.8 本章小结
• 第4章 整帧丢失下的错误隐藏机制
• 4.1 引言
• 4.2 典型的实时视频通信系统
• 4.3 解码端错误隐藏介绍
• 4.4 整帧丢失下的错误隐藏介绍
• 4.4.1 运动矢量外推算法（MVE）
• 4.4.2 基于光流的算法
• 4.5 改进的解码端错误隐藏算法
• 4.5.1 前一帧为帧间编码P帧的情况
• 4.5.2 前一帧为帧内编码的I帧或者IDR帧
• 4.6 编码端参考帧调整
• 4.6.1 反馈信息
• 4.6.2 长期参考帧结构设计
• 4.6.3 正常状态下参考队列更新的策略
• 4.6.4 反馈信息的处理
• 4.6.5 丢包情况下参考队列调整策略
• 4.7 实验结果
• 4.8 本章小结
• 第5章 可扩展视频编码（SVC）
• 5.1 引言
• 5.2 H.264可扩展视频编码（SVC）
• 5.2.1 可扩展视频编码的发展
• 5.2.2 时域可扩展性分层
• 5.2.3 空域可扩展性分层
• 5.2.4 质量可扩展性分层（SNR）
• 5.2.5 精细可扩展性分层（FGS）
• 5.2.6 H.264可扩展视频编码的特点
• 5.3 H.264可扩展视频解码（SVC）框架
• 5.3.1 分辨率不改变层
• 5.3.2 分辨率改变层
• 5.3.3 目标层
• 5.4 H.264可扩展视频编码（SVC）框架
• 5.4.1 基本层H.264/AVC
• 5.4.2 时域扩展层
• 5.4.3 质量扩展层
• 5.4.4 空间扩展层
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间主要的研究成果
• 攻读博士学位期间主要参与的科研工作
• 致谢