删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法
【专利摘要】本发明公开了一种删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，用于对视频数据进行无误传输，方法包括：发送端对待发送数据进行处理，在待发送数据中增加入少量冗余包，形成新的待发送数据向接收端发送，若接收端接收到的数据存在丢包，接收端通过冗余包对丢包数据进行还原。本发明可以利用冗余包将丢失的数据进行还原，从而解码出完整的数据信息。本发明方法可以有效解决在数据传输过程出现丢包现象后，需要重新发送数据，导致传输延迟或解码失败等问题，保证数据传输的实时性和完整性，不使用丢包重传机制。
【专利说明】删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及删除信道中的网络视频传输领域，尤其涉及一种删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法。
【背景技术】
[0002]删除信道的特点是由于数据传输中存在一些无法纠正的差错，导致某些数据或报文只能被丢弃，也就是被删除，反映到应用层就是存在着丢包率。此外，在某些类型的信道中，比如深空卫星通信，数据传输的延时比较大，这使得基于差错重传机制的TCP等可靠数据传输协议的性能急剧下降，无法应用于具有实时性要求的视频传输中。这类信道的带宽由于资源的限制，往往也有一定的局限性，无法通过高冗余度的差错补偿机制来恢复丢失的数据。
[0003]视频传输中如果出现丢包，那么在解码视频的时候就无法得到完整的图像，播放的时候出现马赛克或卡的现象。
[0004]因此，一种删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法亟待提出。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提出了一种删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，该方法在待发送数据中加入冗余度很低的冗余包，当数据传输过程中出现丢包现象时，可以利用冗余包将丢失的数据进行还原，从而解码出完整的视频数据。该方法有效解决了在数据传输过程出现丢包现象后，需要重新发送数据，导致传输延迟或解码失败等问题，保证数据传输的实时性和完整性，不使用丢包重传机制。
[0006]为了达到上述目的，本发明的技术方案如下:
[0007]删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，用于对视频数据进行无误传输，包括:发送端对待发送数据进行处理，在待发送数据中增加入冗余包，形成新的待发送数据并向接收端发送，若接收端接收到的数据存在丢包，接收端通过冗余包对丢包数据进行还原。
[0008]本发明在待发送数据中加入冗余度低的冗余包，可以有效保证数据的实时传输。即使数据在传输过程中出现丢包现象，接收端也可以通过冗余包将丢失部分的数据进行还原，无需使用丢包重传机制。
[0009]作为优选的方案，包括以下具体步骤:
[0010](I)发送端将待发送数据上传到发送处理端，并向发送处理端发送处理请求；
[0011](2)发送处理端解析处理请求，并根据处理请求携带的处理信息处理待发送数据，在待发送数据中增加入冗余包，形成新的待发送数据；
[0012](3)发送端向接收端发送新的待发送数据；
[0013](4)接收端接收到数据并将数据上传至接收处理端；
[0014](5)接收处理端对数据进行分析，判断数据在传输过程中是否存在丢包现象，若存在丢包现象则通过冗余包对丢包数据进行还原。
[0015]采用上述优选的方案，利用发送处理端对待发送数据进行处理，在待发送处理数据中加入冗余包，保证数据在传输过程中即使出现丢包现象，接收处理端也可以对丢包后的数据进行处理还原，从而解码出完整的数据信息。
[0016]作为优选的方案，对待发送数据的处理包括以下步骤:
[0017](I)将待发送数据分为k个等长的数据片段，每个数据片段长度为n，若最后一个数据片段的长度不满n，则在最后一个数据片段的尾部补O ;
[0018](2)对每个数据片段进行编号；
[0019](3)将各个数据片段进行逐位逻辑运算，运算结果保存为冗余包；
[0020](4)将冗余包加入待发送数据，形成新的待发送数据。
[0021]采用上述优选的方案，通过对待发送数据的处理计算出冗余包，不同待发送数据的冗余包不同，并将冗余包与待发送数据形成新的待发送数据，从而进行发送。
[0022]作为优选的方案，对待发送数据的处理步骤(I)中，数据片段的长度单元为计算机能直接处理的数据单元。
[0023]采用上述优选的方案，便于加快计算机的处理速度，从而加快视频数据的发送接收速度，长度单位可以为字节、整数等计算机能直接处理的数据单元。
[0024]作为优选的方案，对待发送数据的处理步骤还包括:
[0025]在每个数据片段中加入信息包，信息包内记录有k值、η值以及数据片段的编号。
[0026]采用上述优选的方案，每个数据片断除了有效数据部分外，还添加了一个数据量较小的信息包，信息包内记录下了 k值、η值以及该数据片断的编号等信息，便于接收端对丢包数据进行还原。
[0027]作为优选的方案，对待发送数据的处理步骤还包括:对冗余包进行编号，冗余包的编号与数据片段的编号不同。
[0028]采用上述优选的方案，接受处理端更容易对数据进行判断，了解冗余包是否丢失，且在处理数据的过程中更便捷，有利于快速将丢包数据进行还原。
[0029]作为优选的方案，接收处理端对丢包数据的还原处理为:对丢包数据的个数和类型进行判断，若丢包数据的个数为一个且不为冗余包时，将丢包后数据的各个数据片段以及冗余包进行逐位逻辑运算，运算结果为数据丢失的片段。
[0030]采用上述优选的方案，当数据在传输的过程中存在丢包的情况下，通过逻辑运算可以将丢失的片段进行还原，不需要重新传送即可以解码出完整的数据信息。
[0031]作为优选的方案，处理请求所携带的处理信息包括:k值和/或η值。
[0032]采用上述优选的方案，对于不同的待发送数据，其可以分成相同或不同数量的片段，即k值或η值，可以相同，可以不同，其可以根据具体的待发送数据和具体的信道情况做相应的调整。
[0033]作为优选的方案，发送处理端对待发送数据处理的逻辑运算与接收处理端对数据处理的逻辑运算一致。
[0034]采用上述优选的方案，当数据在传输的过程中出现丢包的情况下，一致的逻辑运算可以保证接收端将丢失的数据进行准确的还原。
[0035]作为优选的方案，逻辑运算为异或。
[0036]采用上述优选的方案，异或运算为逻辑运算中简单的运算方式，其在保证本发明方法的可行性的同时，降低运算复杂度。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本发明删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法的原理流程图。
[0038]图2为本发明删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法对待发送数据的处理流程图。
[0039]图3为本发明删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法对丢包数据的还原流程图。
[0040]图4为本发明删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法的示意图。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
[0042]为了达到本发明的目的，如图1-4所示，在本发明删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法的其中一些实施例中，
[0043]本发明删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，用于对视频数据进行无误传输，本发明方法包括:发送端对待发送数据进行处理，在待发送数据中增加入冗余包，形成新的待发送数据向接收端发送，若接收端接收到的数据存在丢包，接收端通过冗余包对丢包数据进行还原。
[0044]本发明在待发送数据中加入冗余度低的冗余包，可以有效保证数据的实时传输。即使数据在传输过程中出现丢包现象，接收端也可以通过冗余包将丢失部分的数据进行还原，无需使用丢包重传机制。
[0045]根据图1所述，本发明删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法包括以下具体步骤:
[0046]步骤101:发送端将待发送数据上传到发送处理端，并向发送处理端发送处理请求；
[0047]步骤102:发送处理端解析处理请求，并根据处理请求携带的处理信息处理待发送数据，在待发送数据中增加入冗余包，形成新的待发送数据；
[0048]步骤103:发送端向接收端发送新的待发送数据；
[0049]步骤104:接收端接收到数据并将数据上传至接收处理端；
[0050]步骤105:接收处理端对数据进行分析，判断数据在传输过程中是否存在丢包现象，若存在丢包现象则通过冗余包对丢包的数据进行还原。
[0051]利用发送处理端对待发送数据进行处理，在待发送处理数据中加入冗余包，保证数据在传输过程中即使出现丢包现象，接收处理端也可以对丢包后的数据进行处理还原，从而解码出完整的数据信息。
[0052]如图2所示，本发明删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法对待发送数据的处理包括以下具体步骤:
[0053]步骤102a:将待发送数据分为k个等长的数据片段，每个数据片段长度为n，若最后一个数据片段的长度不满n，则在最后一个数据片段的尾部补O ;
[0054]步骤102b:对每个数据片段进行编号，将编号、k值、η值等信息形成信息包，将信息包加入对应数据片段中；
[0055]步骤102c:将各个数据片段进行逐位逻辑运算，运算结果保存为冗余包；
[0056]步骤102d:将冗余包加入待发送数据，形成新的待发送数据。
[0057]数据片段的长度单元为字节、整数等计算机能直接处理的数据单元，便于加快计算机的处理速度，从而加快视频数据的发送接收速度。每个数据片断除了有效数据部分外，还添加了一个数据量较小的信息包，信息包内记录下了 k值、η值以及该数据片断的编号等信息，便于接收端对丢包数据进行还原。通过对待发送数据的处理计算出冗余包，不同待发送数据的冗余包不同，并将冗余包与原待发送数据形成新的待发送数据，从而进行发送。在将待发送数据分为k个等长的片段的过程中，最后一个数据片段的有效数据长度可能会小于n，则可以在最后一个数据片段的尾部补0，以满足后续的逻辑运算。
[0058]新的待发送数据与原待发送数据相比，其冗余度只有Ι/k，且k越大(即η越小)，冗余度就越小。k(或η)可以根据实际信道情况做调整。而k(或η) —旦指定，数据的冗余度是确定、可以被预测的，有利于信道流量控制。
[0059]如图3所示，数据在传输的过程中出现了丢包现象后，则本发明删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法中接收处理端对丢包数据的还原具体步骤为:
[0060]步骤105a:对丢包数据的个数进行判断。
[0061]步骤105b:若丢包数据大于I个，则还原失败。
[0062]步骤105c:若丢包数据为I个，则对丢包数据类型进行判断。
[0063]步骤105d:若丢包数据为数据片段，则将丢包后数据的各个片段以及冗余包进行逐位逻辑运算，运算结果为数据丢失的片段。
[0064]步骤105e:若丢包数据为冗余包，则无需对丢包数据还原，接收端可以对接收到的数据进行直接解码。
[0065]由上述可得，当丢包数据大于I个时，还原失败，此时接收端接收到的数据中可能只有部分数据能够被解码和使用。本发明主要针对在传输过程中出现有且一个片段丢包的情况下(且冗余包没有丢包)，可以通过逻辑运算将丢失的片段进行还原，不需要重新传送即可以解码出完整的数据信息。本发明方法将信道的丢包率以平方的关系下降，如:原丢包率为:1/1000，使用本发明方法后的丢包率仅为:1/1000000。假设在不作任何处理的情况下,每10秒钟总计发送1000个包，并且出现一个丢包，那么使用本方法后，大约每10000秒(3小时左右)才会出现一次丢包并且无法还原的情况，可见视频传输和播放的效果得到很大的改善。
[0066]在另外一些实施例中，其余技术特征相同，不同之处在于，对待发送数据的处理步骤还包括:对冗余包进行编号，冗余包的编号与数据片段的编号不同。接受处理端更容易对数据进行判断，了解冗余包是否丢失，且在处理数据的过程中更便捷，有利于快速将丢包数据进行还原。
[0067]在另外一些实施例中，其余技术特征相同，不同之处在于，处理请求所携带的处理信息包括:k值和/或η值。对于不同的待发送数据，其可以分成相同或不同数量的片段，即k值或η值，可以相同，可以不同，可以根据具体的待发送数据和具体的信道情况做相应的调整。
[0068]在另外一些实施例中，其余技术特征相同，不同之处在于，发送处理端对待发送数据处理的逻辑运算与接收处理端对数据处理的逻辑运算一致。当数据在传输的过程中出现丢包的情况下，一致的逻辑运算可以保证接收端将丢失的数据进行准确的还原。
[0069]在另外一些实施例中，其余技术特征相同，不同之处在于，逻辑运算为异或。异或运算为逻辑运算中简单的运算方式，其在保证本发明方法的可行性的同时，降低运算复杂度。
[0070]举例而言，假设待发送数据以字节为单位，16进制表示为0x01 0x02 0x03 0x040x05 0x06 0x07 0x08 0x09 0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08 0x090x00 0x01 0x02，共22个字节。若η = 6，k = 4，将待发送数据分成4个数据片段，并对其进行编号，编号为O,..., k-Ιο则:
[0071]第O 个片段为:0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06，为表述方便，记为 DO ;
[0072]第I 个片段为:0x07 0x08 0x09 0x00 0x01 0x02，为表述方便，记为 Dl ；
[0073]第2 个片段为:0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08，为表述方便，记为 D2 ；
[0074]第3个片段为:0x09 0x00 0x01 0x02,由于第3个片段不满6位，则在尾部补0，则第3个片段为:0x09 0x00 0x01 0x02 0x00 0x00，为表述方便，记为D3。
[0075]将第O个片段到第3个片段进行逐位逻辑运算，逻辑运算为异或，运算符号记为
ΧΟΓο 则:
[0076]DO xor Dl 得到 0x06, OxOA, OxOA, 0x04，0x04，0x04，记为 VO ；
[0077]VO xor D2 得到 0x05 OxOE OxOF 0x02 0x03 OxOC,记为 Vl ；
[0078]Vl xor D3得到OxOC OxOE OxOE 0x00 0x03 OxOC，此即为冗余包的数据值。对冗余包进行编号，编号为k，则第4个片段为:0x0C OxOE OxOE 0x00 0x03 OxOC0
[0079]将冗余包增加入待发送数据中形成新的发送数据为:0x01 0x02 0x03 0x04 0x050x06 0x07 0x08 0x09 0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08 0x09 0x000x01 0x02 0x00 0x00 OxOC OxOE OxOE 0x00 0x03 OxOC0
[0080]若在传输过程中，冗余包没有丢失，第2个片段出现了丢失，则通过将第O个片段、第I个片段、第3个片段和冗余包进行逐位逻辑运算，逻辑运算为异或，则可以还原第2个片段为:0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08。
[0081]通过上述具体实例，可以发现，当数据在传输过程中存在一定的丢包现象，可以通过冗余包将丢失的数据片段进行还原，从而对数据进行完整的解码，无需重传数据。
[0082]综上所述，本发明删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法具有以下几点益处:
[0083](I)新的待发送数据相比原待发送数据的冗余度很低，仅为Ι/k，且k越大(即η越小)，冗余度就越小。k(或η)可以根据实际信道情况做调整。
[0084]⑵k(或η) —旦指定，数据的冗余度是确定、可以被预测的，有利于信道流量控制。
[0085](3)若同一个数据中丢失的数据片断不多于一个，对于任意一个丢失的片断i，该片断都可以通过逻辑运算恢复还原出来。即表明在丢失一个数据片段的情况下，其相当于没有丢包。数学运算可以表明，此方法相当于使得信道丢包率以平方的关系下降。
[0086](4)数据运算量固定，与传输的有效视频数据数量成线性正比，即对于每一个传输的数据，运算量是0(k*n)。
[0087](5)没有数据重传，满足实时性要求，同时也满足广播、组播等难以进行数据重传的场合。
[0088]本发明可应用于视频数据的传输也可应用于音频数据或其他类型数据的传输，本发明不作限定。
[0089]新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，用于对视频数据进行无误传输，其特征在于，包括: 发送端对待发送数据进行处理，在所述待发送数据中增加入冗余包，形成新的待发送数据并向接收端发送，若所述接收端接收到的数据存在丢包，所述接收端通过所述冗余包对丢包数据进行还原。
2.根据权利要求1所述的删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，其特征在于，包括以下具体步骤: (1)所述发送端将所述待发送数据上传到发送处理端，并向所述发送处理端发送处理请求； (2)所述发送处理端解析所述处理请求，并根据所述处理请求携带的处理信息处理所述待发送数据，在所述待发送数据中增加入所述冗余包，形成新的待发送数据； (3)所述发送端向所述接收端发送新的待发送数据； (4)所述接收端接收到数据并将数据上传至所述接收处理端； (5)所述接收处理端对数据进行分析，判断数据在传输过程中是否存在丢包现象，若存在丢包现象则通过所述冗余包对丢包数据进行还原。
3.根据权利要求1或2所述的删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，其特征在于，对所述待发送数据的处理包括以下步骤: (1)将所述待发送数据分为k个等长的数据片段，每个所述数据片段长度为n，若最后一个所述数据片段的长度不满n，则在最后一个所述数据片段的尾部补O ; (2)对每个所述数据片段进行编号； (3)将各个所述数据片段进行逐位逻辑运算，运算结果保存为冗余包； (4)将所述冗余包加入所述待发送数据，形成新的待发送数据。
4.根据权利要求3所述的删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，其特征在于，对所述待发送数据的处理步骤(I)中，所述数据片段的长度单元为计算机能直接处理的数据单元。
5.根据权利要求4所述的删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，其特征在于，对所述待发送数据的处理步骤还包括: 在每个所述数据片段中加入信息包，所述信息包内记录有k值、η值以及所述数据片段的编号。
6.根据权利要求4或5所述的删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，其特征在于，对所述待发送数据的处理步骤还包括: 对所述冗余包进行编号，所述冗余包的编号与所述数据片段的编号不同。
7.根据权利要求6所述的删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，其特征在于，所述接收处理端对丢包数据的还原处理为: 对丢包数据的个数和类型进行判断，若丢包数据的个数为一个且不为所述冗余包时，将丢包后数据的各个所述数据片段以及所述冗余包进行逐位逻辑运算，运算结果为数据丢失的片段。
8.根据权利要求7所述的删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，其特征在于，所述处理请求所携带的所述处理信息包括:k值和/或η值。
9.根据权利要求7或8所述的删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，其特征在于，所述发送处理端对所述待发送数据处理的逻辑运算与所述接收处理端对数据处理的逻辑运算一致。
10.根据权利要求9所述的删除信道中视频传输丢包低冗余度补偿方法，其特征在于，所述逻辑运算为异或。
【文档编号】H04N21/647GK104410927SQ201410707432
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】陈志炜, 刘金权 申请人:江苏辰汉电子科技有限公司