一种多媒体教学信息管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及多媒体教学领域，具体地讲，设及一种多媒体教学信息管理系统。
【背景技术】
[0002] 多媒体远程教学系统是将教师讲课的视频信息传送到服务器上，W便于不能到课 堂听课的学生能够通过观看讲课视频进行学习，但是，目前对教师视频信息传输的都是采 用有线方式，布线较麻烦。但是，现有的视频压缩方案，比如H. 264、MPEG-4等等仍然是非常 落后的技术，但如今我们正在引进更高效率视频编码（HEVC，即H. 265)却仍然是不争的事 实。
[0003] 肥VC压缩方案是一种更高效率视频编码压缩方案，可W使1080P视频内容时的压 缩效率提高50%左右，运就意味着视频内容的质量将上升许多，而且可W节省下大量的网 络带宽。肥VC的目标是在H.264/AVC hi曲profile的基础上，通过采用更加灵活的四叉 树编码块划分、基于方向的帖内预测与预测类型、自适应运动矢量预测选择机制等新技术， 在保证相同视频图像质量的前提下，视频流的码率减少50%，即压缩效率提高一倍。然而， 肥VC仍然采用和H. 264/AVC类似的编码结构，帖内编码帖（I帖）就成为影响重建视频质量 的关键因素之一。在视频编码过程中，为了容错、场景切换和随机存取等需要，通常在编码 视频序列中周期性的插入I帖。但由于I帖的编码效率远低于帖间编码帖（P帖、B帖），当 目标码率不足时，在编码过程中如果不对I帖加W控制，就会导致重建后的I帖质量低于相 邻的P帖或B帖，在重建视频播放过程中就会出现视频"闪烁"现象，严重影响视频观看质 量。
[0004] 视频编码中的码率控制模块根据给定的目标码率来计算QP值，而QP值直接影响 到视频的重建质量，在视频编码中起着重要作用。在肥VC的参考代码HMl0.0 中，共提供了 两种码率控制参考模型，一种是基于像素的URQOJnified Rate-如antization)模型，一种 是R-Iambda模型。URQ模型能够对肥VC中尺寸多变的编码块起到较好的控制效果，但是 在码率分配阶段，URQ模型并没有对I帖加W区分，没有考虑改善I帖的重建质量。因此， 采用URQ模型编码时，周期性插入I帖导致的视频"闪烁"现象较为严重，该模型已逐渐被 R-Iambda模型取代。R-Iambda模型考虑了各类型帖不同的编码效率，在为I帖分配目标码 率时，会根据I帖的bpp(bits per pixel)值进行调整，为I帖分配较多目标码率。调整方 式如表1所示，其中，Tcufpi。表示为I帖分配的目标码率。 阳0化]表1R-Iambda码率控制模型中I帖目标码率调整方法
[0007] 但是，运种调整不够灵活，不能随着视频内容的变化而变化。经过调整，虽然I帖 的重建视频质量得到了改善，但是由于I帖消耗的目标码率过多，容易造成其后的P帖/B 帖目标码率不足，影响其重建质量。尤其是一个视频序列的最后若干帖，重建质量下降严 重，如图2所示。图2(a)和图2(b)分别显示了在歷10.0 中，采用R-Iambda码率控制模型编 码标准测试序列Container (352 X 288)和Boat (704 X 576)后的重建视频客观质量（PSNR)， 两个序列最后若干帖的重建质量都出现了较大下降。但是，如果给I帖分配的目标码率不 足，由于I帖的编码效率较低，在编码完若干个CTU之后，目标码率就会消耗殆尽，如图3所 示。后续CTU由于无法得到足够的目标码率进行编码，其QP值会逐渐增大，造成CTU的重 建质量严重下滑，影响对I帖的整体重建质量。本发明从码率控制的角度，通过优化分配目 标码率，达到利用较少码率平滑I帖和相邻帖之间的主观质量，抑制视频"闪烁"的目的，同 时，提高重建视频的整体客观质量，避免出现视频序列最后若干帖重建质量下降的情况。
【发明内容】
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[0008] 本发明要解决的技术问题是一种多媒体教学信息管理系统，多媒体教学视频信息 采取无线传输，省去了布线麻烦，且采用高效的视频压缩方法，节省传输带宽，提高视频观 看质量。
[0009] 本发明通过如下技术方案实现发明目的：
[0010] 一种多媒体教学信息管理系统，包括摄像头，其特征是：所述摄像头连接控制器， 所述控制器分别连接无线发送端和RAM存储器，所述控制器通过无线网络与网络协调器通 信，所述网络协调器与校园服务器通信，所述校园服务器与浏览服务器通信，所述浏览服务 器与一组学生访问终端通信，所述学生访问终端设置有视频播放模块。
[0011] 作为对本技术方案的进一步限定，所述无线发送端采用Zi浊ee射频发送端，所述 网络协调器包括Zi浊ee射频接收端、微处理器和网络传输模块。
[0012] 作为对本技术方案的进一步限定，所述控制器采用肥VC视频压缩对摄像头采集 的视频图像进行压缩，计算帖内编码帖I帖中各个CTU的目标码率，并采用R-Iambda模型 计算I帖中各个CTU的QP值。
[0013] 作为对本技术方案的进一步限定，所述I帖中各个CTU的目标码率计算过程如 下：
[0014] (1)、获取视频图像的帖内编码帖，即I帖，预测当前待编码的编码树单元CTU的运 动信息和复杂度信息，W及当前I帖的整帖复杂度信息；
[001引 似、根据CTU的运动信息，提取I帖的全局运动信息，并判断当前CTU是否是运动 CTU ；
[0016](3)、针对非运动CTU，根据当前CTU的复杂度信息和I帖的复杂度信息，判断当前 CTU是纹理复杂CTU，还是纹理平坦CTU ;
[0017](4)、根据不同的CTU类型，为CTU优化分配目标码率，并采用R-Iambda模型计算 CTU的QP值。
[0018] 作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（1)具体包括如下步骤：
[0019] (11)、获得当前待编码CTU在前一帖对应位置处的CTU，提取其运动信息；
[0020](12)、采用线性预测方法，预测当前CTU的运动信息；
[0021] (13)、获得I帖之前一帖的整帖复杂度信息，W及当前待编码CTU在前一帖对应位 置处CTU的复杂度信息；
[0022](14)、采用线性预测方法，预测当前I帖的整帖复杂度信息和当前CTU的复杂度信 息。
[0023] 作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（2)具体包括如下步骤：
[0024](21)、将各CTU的运动向量分解为水平运动向量MV,和垂直运动向量MVy; 阳0对 （22)、分别统计各CTU的MVx和MVy,计算出现概率最大的MVx和MVy,将其作为水平 方向和垂直方向的全局运动向量MVey和MVCy;
[0026](23)、将各CTU的MVx和MVy与MVex和MVCy进行比较，判断当前CTU是否是运动 CTU。
[0027] 作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（4)具体包括如下步骤：
[0028](41)、计算当前I帖的剩余目标码率；
[0029] 他）、当剩余目标码率大于0时，根据CTU的运动向量值和I帖的运动向量值为运 动CTU分配目标码率，根据CTU的复杂度信息和I帖的复杂度信息，为非运动CTU分配目标 码率；
[0030](43)、当剩余码率小于等于0时，计算当前已编码CTU的实际编码码率均值，根据 该均值为当前CTU分配目标码率。
[0031] 作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（42)中，为运动CTU分配目标码率的 具体方法为：
[0033] 为纹理复杂CTU和纹理平坦CTU分配目标码率的具体方法为：
阳03引其中，MVey为当前I帖的全局运动向量在水平方向（X轴方向）的分量，MVy为当前CTU的运动向量在水平方向（X轴方向）的分量，Ti为第i个I帖所分配的目标码率，Ttudedc? 为当前I帖中已编码CTU的实际编码码率之和，Nwt:第i个I帖中未编码CTU的个数，MVy 为当前CTU的运动向量在垂直方向（y轴方向）的分量，MV(；y为当前I帖的全局运动向量在 垂直方向（y轴方向）的分量，MADmtraFr自为当前I帖的整帖图像复杂度，MADeurCTU为当前CTU 的复杂度。
[0036] 作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（43)中，为运动CTU和纹理复杂CTU 分配目标码率的具体方法为：
[0038] 为纹理平坦CTU分配目标码率的具体方法为：
[0040] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的摄像头采集的教师讲课 的视频信息发送到控制器，控制器对视频信息采用肥VC视频压缩方法进行压缩，降低了 视频传输占用的带宽，提高了视频传输效率，压缩后的视频图像通过网络协调器发送到校 园服务器，校园服务器将视频信息发送给浏览服务器，学生访问终端的视频播放模块采用 肥VC视频解码方法对视频解码后进行播放，明显抑制解码视频"闪烁"现象，改善视频解码 的观看效果。
【附图说明】
[0041] 图1为肥VC重建视频"闪烁"示意图。
[0042] 图2为Container序列和Boat序列采用R-Iambda模型编解码后的重建视频客观 质量示意图。
[0043] 图3为I帖目标码率不足时每个CTU所分配的目标码率。
[0044] 图4为基于R-Iambda码率控制模型的肥VC重建视频闪烁抑制方法流程图。
【具体实施方式】：
[0045] 下面结合实施例，进一步说明本发明。
[0046] 参见图1-图4,本发明包括摄像头，所述摄像头连接控制器，所述控制器分别连接 无线发送端和RAM存储器，所述控制器通过无线网络与网络协调器通信，所述网络协调器 与校园服务器通信，所述校园服务器与浏览服务器通信，所述浏览服务器与一组学生访问 终端通信，所述学生访问终端设置有视频回放模块。
[0047] 所述无线发送端采用Zi浊ee射频发送端，所述网络协调器包括Zi浊ee射频接收 端、微处理器和网络传输模块。
[0048] 所述控制器采用肥VC视频压缩方法，所述视频回放模块采用肥VC视频解压缩方 法。 W例为了抑制肥VC重建视频"闪烁"现象，改善重建视频主观视觉质量，本发明还提出 了一种基于R-Iambda码率控制模型的肥VC重建视频闪烁抑制方法。该方法首先根据I帖 中不同区域产生"闪烁"现象的差异程度，对I帖的CTU进行分类（运动CTU，纹理复杂CTU， 纹理平坦CTU)，然后对不同类型CTU采用不同的码率优化分配方法，利用R-Iambda码率控 制模型计算CTU的QP值，平滑I帖和相邻帖之间的主观视觉质量差异，在抑制"闪烁"现象 的同时，提高重建视频的整体主客观质量。
[0050] 新一代视频编码标准肥VC虽然引入了更加灵活的四叉树编码块划分、基于方向 的帖内预测与预测类型等利于帖内编码的新技术，但仍然采用和H. 264/AVC类似的编码结 构，I帖的编码效率仍大大低于P帖和B帖，对于需要周期性插入I帖的视频应用来说，I帖 的重建质