无线网络视频传输技术与可伸缩视频编码

论文摘要

随着无线通信技术的发展,视频通信的需求日益强烈。然而,无线网络固有的传输特性,给视频传输带来巨大挑战。可伸缩视频编码是目前最有发展前景的、符合无线网络传输特性的编码方案。本文将可伸缩视频编码和无线网络传输技术有机结合,采用跨层设计理念,较全面地研究了无线网络视频传输面临的关键问题。首先,在H.264/AVC可伸缩扩展的框架下,提出了MCTF的性能改进方法,包括增加更新操作的约束条件和残差图像的去块滤波操作。在JSVM0上的测试结果表明,当视频中的运动比较剧烈并且出现很多块效应时,改进的MCTF能取得很好效果,而且编码效率也有一定程度的提高。其次,提出了一种分形和小波相结合的混合视频编码算法FEZW。该算法在EZW编码的基础上,采用了小波域的分形预测方法。实验结果表明,FEZW能提供可截断性码流;与EZW相比,在低码率下,FEZW恢复视频的PSNR值有所提高;在丢失相同的数据时,FEZW的PSNR值下降速度较EZW慢,上述特点非常适合于无线网络中的视频传输。再次,根据无线网络视频传输的率失真模型,提出了跨层的自适应速率控制机制CLARC。该机制和可伸缩视频编码相结合,利用应用层和网络层的反馈信息调整视频发送速率。仿真和实验结果均表明,CLARC算法能有效区分拥塞丢包和网络差错丢包;能适应网络带宽的波动;对网络拓扑变化反应敏感;能和TCP业务共存。另外,该算法速率控制较平稳,没有剧烈波动,在速率和总体失真二者间取得了较好的折衷,恢复视频的主、客观质量较好。然后,应用网络流理论,给出了多数据流拥塞优化路由问题的数学描述,在DSR的基础上提出了启发式算法CO-DSR。仿真结果表明,CO-DSR可以提高网络的端端吞吐率。该算法和应用层的速率控制CLARC相结合,能提高FEZW视频流的综合传输性能。最后,基于WRR,提出了一种视频业务调度算法WRR-CSDPS。该算法和DCF协议紧密结合,能充分利用信道状态调度数据包。仿真结果表明,WRR-CSDPS提高了实时业务的端端吞吐率,降低了端端延迟,延迟抖动和丢包率,可以在一定程度上保证实时业务的服务质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 无线网络视频传输面临的问题
• 1.2 面向传输的视频编码技术
• 1.2.1 可伸缩视频编码技术
• 1.3 无线网络的视频传输技术
• 1.4 视频编码和无线网络传输技术的结合
• 1.5 主要研究内容
• 1.6 论文结构
• 第二章 H.264/AVC 可伸缩扩展中MCTF 的性能改进
• 2.1 引言
• 2.1.1 MCTF
• 2.1.2 H.264/AVC 可伸缩扩展中的MCTF
• 2.2 MCTF 的改进
• 2.2.1 更新约束
• 2.2.2 残差去块滤波
• 2.3 实验结果和分析
• 2.3.1 更新约束的验证
• 2.3.2 残差滤波的验证
• 2.4 本章小结
• 第三章 分形和小波混合视频编码FEZW
• 3.1 引言
• 3.1.1 基于分形的图像/视频编码
• 3.1.2 基于小波变换的图像编码
• 3.1.3 相关研究工作
• 3.2 分形和小波混合视频编码FEZW
• 3.2.1 FEZW 编码算法
• 3.2.2 FEZW 解码算法
• 3.2.3 FEZW 算法实现
• 3.3 实验结果与分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 无线Ad Hoc 网络中视频传输的自适应速率控制
• 4.1 引言
• 4.1.1 视频传输的速率控制
• 4.1.2 相关研究工作
• 4.2 CLARC 算法
• 4.2.1 率失真模型
• 4.2.2 应用场景和设计目标
• 4.2.3 算法描述
• 4.3 性能评价
• 4.3.1 仿真及性能评价
• 4.3.2 实验及性能评价
• 4.4 本章小结
• 第五章 无线Ad Hoc 网络中拥塞优化路由算法
• 5.1 引言
• 5.1.1 无线ad hoc 网络中的路由技术
• 5.1.2 相关研究工作
• 5.2 拥塞优化路由算法
• 5.2.1 多视频流的拥塞优化路由问题
• 5.2.2 启发式算法
• 5.3 性能评价
• 5.3.1 CO-DSR 协议的基本性能测试
• 5.3.2 FEZW 视频传输的综合性能评价
• 5.4 本章小结
• 第六章 无线网络中基于WRR 的视频业务调度机制
• 6.1 引言
• 6.1.1 无线局域网
• 6.1.2 无线局域网信道差错模型
• 6.1.3 相关研究工作
• 6.2 基于WRR 的实时业务调度算法
• 6.2.1 调度机制
• 6.2.2 信道状态监测模块
• 6.2.3 超时重传机制
• 6.2.4 补偿机制
• 6.3 性能评价
• 6.3.1 仿真的网络拓扑结构及参数设置
• 6.3.2 仿真结果分析与讨论
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢