结合应用层抗误码工具的无线视频传输技术研究

论文摘要

随着视频编码及无线通信技术的迅速发展,视频已成为无线通信的主要业务之一。无线信道的时域和频域衰落特性复杂多变,并且其传输带宽有限。这都难以满足视频业务高速率和高服务质量的传输要求,使得无线视频通信在实际应用中仍面临着严峻的技术挑战。因此,无线视频传输和相关的编码处理技术成为视频通信领域的核心研究内容之一。为了在有误码的传输信道情况下提高接收端恢复视频的质量,本文从三个方面对无线视频抗误码传输技术进行了深入研究,主要包括视频编码中抗误码工具、OFDM无线视频传输技术,以及二者的结合应用。论文的主要研究成果有:1.提出了适用于视频编码的视频场景分析方法,包括一种实时多测度突变场景检测算法和一种基于运动加速度的关键帧提取算法。综合使用上述两种算法可提取视频序列的关键信息,确定视频序列中各图像的重要性。2.提出了一种基于场景分析的视频编码自适应图像组(AGOP)构造方法。利用所提出的视频场景检测算法和关键帧提取算法,确定视频序列中各图像对整体编码效率和抗误码性能的重要性,自适应划分视频GOP并确定GOP中各图像的编码类型。所提出的AGOP可以为视频码流提供更高层次的分级特性,有利于对不同重要性的图像进行不等保护传输,并且解码端易于实现视频错误掩盖。该方法有利于提高视频码流在无线信道中传输的抗误码能力。另外,针对AGOP编码方法,对已有的码率控制方法作了相应的修改,以有效控制码率,防止恢复视频质量的过大波动。仿真和实验结果表明AGOP不仅可以提高编码效率,也是一个有效的抗误码工具。3.深入研究无线视频传输中的视频码流和无线信道的适配问题。首先分析无线信道的衰落特性以及OFDM调制技术特点,然后结合视频数据特点,提出了一种OFDM无线信道上的三重交织视频传输技术。该技术综合运用空间域、频域和时域交织技术,有效降低了信道时域和频域的衰落特性对视频数据传输的影响,并有利于解码端的视频错误掩盖,提高了接收端恢复视频的质量。4.提出三重交织与应用层视频编码抗误码工具相结合的无线视频传输技术。将三重交织分别与多参考帧选择技术、灵活宏块顺序技术、提出的AGOP技术相结合,综合使用视频编码抗误码和无线传输技术,显著提高了接收端恢复视频的质量。仿真结果表明,当信道质量较差时,恢复视频质量的提高可达2dB以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 视频编码中的抗误码技术
• 1.2.1 视频编码标准与抗误码技术
• 1.2.2 视频码流分层组织结构与抗误码技术
• 1.3 OFDM无线视频传输
• 1.3.1 OFDM无线传输技术特点
• 1.3.2 OFDM无线视频传输中的问题和技术
• 1.4 论文的主要研究内容及贡献
• 第二章 基于运动特征提取的场景分析技术
• 2.1 引言
• 2.2 突变场景切换检测
• 2.2.1 突变场景切换检测技术
• 2.2.2 实时多测度突变场景切换检测技术
• 2.2.3 实验结果与性能分析
• 2.3 关键帧提取
• 2.3.1 关键帧提取技术
• 2.3.2 基于运动加速度的关键帧提取技术
• 2.3.3 实验结果与性能分析
• 2.4 小结
• 第三章 基于场景分析的自适应GOP构造及视频编码方法
• 3.1 引言
• 3.2 GOP长度自适应的视频编码技术
• 3.2.1 GOP长度自适应确定技术
• 3.2.2 基于场景切换的GOP长度自适应视频编码技术
• 3.2.3 实验结果及性能分析
• 3.3 自适应GOP构造技术
• 3.3.1 自适应GOP构造技术
• 3.3.2 基于关键帧的自适应GOP构造及视频编码技术
• 3.3.3 实验结果及性能分析
• 3.4 小结
• 第四章 OFDM无线视频的三重交织跨层控制传输技术
• 4.1 引言
• 4.2 OFDM无线信道特性及视频传输跨层控制方法
• 4.2.1 OFDM无线信道特性
• 4.2.2 OFDM无线传输标准中常用的抗误码技术
• 4.2.3 已有的OFDM无线视频跨层传输技术
• 4.3 OFDM无线视频的跨层三重交织传输技术
• 4.3.1 跨层控制传输系统方案
• 4.3.2 三重交织技术
• 4.3.3 三重交织与错误掩盖
• 4.4 仿真结果和性能分析
• 4.4.1 仿真条件
• 4.4.2 仿真结果及分析
• 4.5 小结
• 第五章 与视频编码抗误码技术相结合的OFDM无线视频跨层控制传输
• 5.1 引言
• 5.2 三重交织与视频编码抗误码工具结合的跨层控制传输系统
• 5.3 三重交织与基于反馈的多参考帧选择结合的实时编码传输技术
• 5.3.1 三重交织和多参考帧选择结合的传输技术
• 5.3.2 仿真结果和性能分析
• 5.4 三重交织与不等保护结合的流视频传输技术
• 5.4.1 三重交织与FMO结合的不等保护传输技术
• 5.4.2 三重交织与自适应GOP结合的不等保护传输技术
• 5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间的研究成果