专利名称：H.264编码视频数据无线传输方法及无线视频监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种视频数据无线传输方法，尤其涉及一种H. 264编码视频数据无线传输方法，以及使用该方法的无线视频监控系统，属于网络传输中数据编码技术领域。
背景技术：
随着物联网和3G网络的大力发展，为智能家居、“智慧地球”的实现提供了无限的可能。而在现有物联网技术和3G网络的支持下的手机视频监控系统则是一种典型应用，它可应用于智能家居领域实现家居安防等功能，具有重要的实际应用意义。手机视频监控系统中的视频信息的传输都是基于无线信道的，众所周知，无线视频传输中面临三方面的挑战压缩效率、功率分配和差错控制。其中，由于无线信道极其容易产生误码扩散现象，从而导致重建视频质量的严重下降，所以差错控制就显得尤为本质。视频差错控制技术是指编码器通过增加相应的编码策略或者改进视频码流的结构，使视频解码器便于检测差错，并利用图像中的空间及时间相关性来恢复因差错而丢失或毁坏的数据，降低信道差错对图像传输质量影响的技术。针对这种情况，目前在手机视频监控系统中根据控制机制作用的位置和工作方式不同，已提出并应用了许多差错控制技术，但许多信源编码还是相对独立于信道传输，并未完整、系统的考虑视频内容与信道差错控制相结合的整体特性，也未考虑到在整个过程中融合基于内容的的视频分析处理技术来适应无线信道的特性。现有的手机视频监控系统所使用的差错控制技术的情况(1)视频内容的差错控制现有大部分的手机视频监控系统很少将差错控制颗粒粒度扩展到视频内容，最多在解码端对视频对象采用差错隐藏方法，而在编码器端，不会采用H. 264标准所提供的差错控制技术对视频内容进行差错控制，即使用到，也只是将视频内容作为一个整体，运用H. 264标准所提供的某一种差错控制技术进行差错控制。虽然这样可以达到减少传输延时、增加服务器的工作量的目的，但却失去了接收端图像高质量、低失真恢复的保证。即使此时在接收端采用差错隐藏技术，也存在一些不可避免的问题，例如，空域掩盖技术是假设相邻图像块中存在强相关性，因此这种方法不适于物体边缘或者运动剧烈的部分；另外，基于视频对象的差错隐藏方法的前提是能够事先得到视频图像的内容，可这对于许多应用场合是不适用的。(2)数据包的差错控制经过H. 264编码后形成的视频帧最终是要封装在一个个数据包在物理层中进行传输的。这些数据包在传输过程中也会出现丢包、误码、数据丢失的问题，从而影响了一帧数据的恢复。所以一个可靠的视频监控系统会在数据链路层对这一个个数据包进行差错控制。目前已有的基于无线信道的传输的视频监控系统在数据链路层中使用的差错控制方案有方案一前向纠错技术(FEC)前向纠错技术(FEC)即在传输码列中加入冗余纠错码，在一定条件下，当接收端发现数据包出错时，可利用传输码列中的冗余纠错码进行纠错。优点处理开销低，延时小，实时性好；缺点可靠性较低，编译码设备复杂且昂贵。方案二 自动重传技术(ARQ)自动重传技术(ARQ)即通过接收方请求发送方重传出错的数据报文来恢复出错的报文。优点简单，系统可靠性高；缺点需要反馈信道，延时大，实时性不好。方案三混合自动请求重传机制(混合FEC/ARQ)混合FEC/ARQ技术即在ARQ中引入了一个子项，用来纠正出现的传输错误来减少重传的次数以满足时延的要求，即在纠错能力范围内可以自动纠错，超出这个范围才进行重传。优点是FEC和ARQ技术的一种折衷，通过限定重传的次数以满足时延的需求；缺点受到FEC编码效率的限制，固定的自动重传次数不能适应多变的无线信道的条件。(3)基于编解码器交互的差错控制方法编码/解码器交互的差错控制方法要求必须存在反向信道，并且通常只适用于点到点的情况。应答模式具有较强的抑制差错扩散的能力，但是当往返延时较大的时候，编码效率明显降低。无应答模式适用于信道差错率不高的情况，但是差错会在往返延迟时间内扩散蔓延。如何根据信道的情况自动切换，目前仍有一定的难度。综上所述，现有的差错控制技术在手机视频监控系统中的应用将使手机客户端图像的质量大打折扣，此方面的问题必然会成为影响智能家居的应用推广的因素之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有视频无线传输技术所存在的差错控制方法不能满足实际需要的不足，提供一种H. 264编码视频数据无线传输方法，以及采用该方法进行视频数据无线传输的无线视频监控系统，可提高视频内容重建的质量，同时也达到了视频传输差错控制能力和传输效率之间的最优折衷。。本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题一种H. 264编码视频数据无线传输方法，发送端对原始视频进行H. 264编码，并通过无线方式将编码后的数据包传输至接收端；接收端对接收到的数据包进行解码，得到原始视频；数据无线传输过程中采用了基于视频内容特征的差错控制方法，具体为发送端对原始视频内容进行特征检测，并根据检测结果识别相应的视频单元，具体为首先进行人脸特征检测，将包含人脸特征的视频单元识别为高层语义特征单元；然后对其余视频单元进行运动特征检测，将包含运动特征的视频单元识别为中层语义特征单元；最后对剩余的视频单元进行颜色、密度或者方向特征检测，并将其识别为低层语义特征单元；针对高层、中层、低层语义特征单元，分别采用相应的差错控制方法，具体为对于高层语义特征单元，采用帧内编码宏块刷新的差错控制方法；对于中层语义特征单元，采用基于时域的后处理差错恢复方法；对于低层语义特征单元，采用基于空域的后处理差错恢复方法。进一步地，所述数据无线传输过程中还采用了信道自适应混合自动请求重传机制进行差错控制。更进一步地，发送端在对编码后的数据进行发送前，先根据下式计算并记录所要
发送的数据帧中各数据块的优先级， 权利要求
1.一种H. 264编码视频数据无线传输方法，发送端对原始视频进行H. 264编码，并通过无线方式将编码后的数据包传输至接收端；接收端对接收到的数据包进行解码，得到原始视频；其特征在于，数据无线传输过程中采用了基于视频内容特征的差错控制方法，具体为发送端对原始视频内容进行特征检测，并根据检测结果识别相应的视频单元，具体为 首先进行人脸特征检测，将包含人脸特征的视频单元识别为高层语义特征单元；然后对其余视频单元进行运动特征检测，将包含运动特征的视频单元识别为中层语义特征单元； 最后对剩余的视频单元进行颜色、密度或者方向特征检测，并将其识别为低层语义特征单元；针对高层、中层、低层语义特征单元，分别采用相应的差错控制方法，具体为对于高层语义特征单元，采用帧内编码宏块刷新的差错控制方法；对于中层语义特征单元，采用基于时域的后处理差错恢复方法；对于低层语义特征单元，采用基于空域的后处理差错恢复方法。
2.如权利要求1所述H.264编码视频数据无线传输方法，其特征在于，所述数据无线传输过程中还采用了信道自适应混合自动请求重传机制进行差错控制。
3.如权利要求1所述H.264编码视频数据无线传输方法，其特征在于，发送端在对编码后的数据进行发送前，先根据下式计算并记录所要发送的数据帧中各数据块的优先级，
4.如权利要求1所述H.264编码视频数据无线传输方法，其特征在于，所述人脸特征检测采用肤色检测法。
5.如权利要求1所述述H.264编码视频数据无线传输方法，其特征在于，在运动特征检测时采用运动注意力模型。
6.一种无线视频监控系统，包括至少一个视频采集单元，用于实时采集现场的监控视频；一服务器，其与所述视频采集单元有线信号连接，用于将视频采集单元传送的监控视频进行H. 264编码，并将编码后的编码视频数据通过无线方式发送；至少一个无线终端，其与所述服务器无线信号连接，接收所述服务器传送的H. 264编码视频数据；其特征在于，服务器将H. 264编码视频数据发送给无线终端时，采用权利要求1-5任一项所述H. 264编码视频数据无线传输方法。
全文摘要
本发明公开了一种H.264编码视频数据无线传输方法。本发明方法在进行无线数据过程中采用了基于视频内容特征的差错控制方法，根据人眼特性，将属于不同特征、视觉关注度不同的视频内容采用H.264不同的差错控制方法进行差错控制。本发明进一步考虑传输信道的条件，对等待重传的数据块依据事先计算的视频帧中各个数据块的传输优先级决定重传数据块的顺序，以减少总的帧缺失率；在数据链路层对数据包采用信道自适应的混合FEC/ARQ的差错控制。本发明还公开了一种无线视频监控系统。本发明分别从应用层和数据链路层对视频信息进行差错控制，在满足接收端客户的视觉信息需求的同时，又能保证较高的传输效率，降低客户观看的等待时间。
文档编号H04N7/64GK102447910SQ20121000261
公开日2012年5月9日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者孙知信, 宫婧, 张晓磊 申请人:南京邮电大学