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《浙江大学》 2009年
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无线视频通信中的容错技术研究

马汉杰  
【摘要】: 无线视频通信应用已经成为无线通信业务发展的核心组成部分,但是如何在时变易错的无线信道上传输高质量的视频图像依然是个充满挑战的难题。无线信道有限的带宽资源要求对视频图像数据进行高效的压缩以去除冗余信息。无线信道固有的高误码率等缺点又要求对压缩后的视频码流进行错误保护以保证可靠的传输。视频编码效率的提高将降低视频码流的抗误码性能,而提高码流的抗误码性能又要以牺牲编码效率为代价。因此,本文针对无线通信技术和视频编码技术的特点,利用信道状态信息和视频内容信息,研究无线视频通信过程中视频编码、视频传输以及视频解码三个环节的容错技术,具有重要的理论意义和应用价值。 第一章绪论部分首先阐述了选题的意义,然后介绍了容错技术的国内外研究现状,最后叙述了本文的主要研究内容和论文结构。第二章主要概述了无线视频通信的技术要点。首先讲述了视频编码技术及其标准现状,然后叙述了无线信道仿真模型与信道编码技术,最后介绍了本文研究的无线视频通信系统的组成结构。本章为后续章节的研究提供了必要的背景信息。 第三章为了进一步提高无线视频通信中的错误控制效果,提出了一种基于主观失真预测的错误控制方法。该方法结合人眼视觉感知特性、码流误码敏感特性以及无线信道特性三个要素,构建编码图像主观失真预测模型,自适应调整帧内刷新编码策略,从而抑制视频图像中的错误蔓延,提高接收端的视频图像质量。首先,采用由运动、肤色和空间位置等视觉特征组成的视觉注意模型生成视频图像的视觉感知权重图,并根据视频码流比特长度和无线信道误码率生成误码概率图。然后,利用相邻帧间的亮度均差、视觉感知权重图和误码概率图构建主观失真预测模型,并根据该模型计算视频图像的主观失真预测值。最后,累积统计编码图像的主观失真预测值,根据累积值判定是否采用帧内刷新编码模式,从而在编码效率与错误控制效果之间获得平衡,提高了无线信道传输的视频图像质量。 第四章针对无线信道状态变化引起视频编码图像主观质量剧烈波动的问题,提出了一种自适应的信源信道联合码率分配方法。该方法根据无线视频通信中端到端的信源信道联合失真预测值,在信源编码与信道编码之间自适应分配最优目标码率,同时根据主观质量率失真计算模型,调整视频图像各区域的目标码率分配,从而获得端到端传输的平滑视频图像。首先,根据输入视频图像的帧间亮度均方差和从无线信道反馈回来的信道状态信息,设计端到端传输的视频图像信源信道联合失真预测模型。然后,调整信道编码与信源编码之间的码率分配,获得视频图像端到端传输的最小信源信道联合失真预测值。最后,利用视频图像内容计算视觉感知权重图,根据主观质量率失真计算模型,优先分配视觉感知权重值较大区域的目标码率,使其以恒定压缩率进行编码,在带宽波动时仍能保持平滑的视频图像主观质量。 第五章为了进一步提高无线视频通信中的错误掩盖效果,提出了一种基于信道状态和视觉感知边信息的错误掩盖方法。该方法利用当前信道状态信息和以边信息形式传输的视觉感知权重图,计算相邻宏块的可靠性权重和重建权重,对不同编码类型的错误视频图像分别进行空域和时域上的错误掩盖处理,提高无线视频通信中丢包情况下的视频解码图像质量。首先,利用信道状态信息推导已解码宏块的可靠性权重值,根据可靠性权重值选取参与错误掩盖处理的相邻宏块。然后,利用边信息中的视觉感知权重图计算参与错误掩盖处理的相邻宏块重建权重值。最后,根据重建权重值和视频图像编码类型,采用像素加权插值方法实现空域上的错误掩盖,同时采用基于边界匹配的运动补偿实现时域上的错误掩盖,恢复丢失的视频图像数据,提高解码图像质量。 第六章总结了本论文的研究成果,并讨论了进一步研究的方向。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN919.8

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【参考文献】
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