[发明专利]一种视频通信中的视频码流错误检测和处理方法

说明书

技术领域

本发明属于图像信息传输和处理领域，具体涉及视频码流错误检测。

背景技术

随着有线宽带网络和无线网络的发展和用户需求的驱动，多媒体技术和相关的应用得到了越来越多的关注，被认为是未来高速网络的主流应用之一。多媒体应用，尤其是视频应用，相对于Internet的传统应用如WWW、E-mail等，其对实时性要求更严，对带宽的需求更大。由于视频应用中大多采用了高压缩率的编码技术，其对传输误码的要求尤为苛刻，但是有线或者无线网络不提供传输的QoS(Quality ofServerices)保证，因此提高视频应用对传输误码的抗干扰和恢复能力一直是多媒体通信领域的研究热点。

一种有效的视频抗差错处理就是根据网络信道的状况调整视频编码策略。在网络状况较差时，例如信道比特错误率或者丢包率较大，可以增加编码过程中的冗余数据，或者采取容错性能更好但编码效率较低的视频编码策略；当网络状况较好时，例如信道比特错误率或者丢包率较低，可以降低编码过程中的冗余数据量，或者采取编码效率较高但容错性能较差的视频编码策略。

这种视频抗差错方法的一个重要特征是需要得到网络状况或者解码端解码图像状态的反馈信息，然后根据反馈信息调整编码策略。但是在实际的通信系统中，从解码器的反馈解码状态信息到编码端存在时延。若时延较大，编码端接收到错误反馈信息时，错误图像已经在解码器端扩散较长时间，对用户造成明显的视觉体验下降。而且在这种情况下，编码端的容错处理能力会发生明显下降。

如图1所示为典型的无线视频通信系统，终端与BTS/BSC/RNC之间是通过无线连接传输数据，BTS/BSC/RNC之间的连接则是通过有线连接，包括核心网或者软交换网络，以及核心网上的媒体网关等网络节点设备。由于现有的有线网络或者无线网络都无法保证服务质量，在进行数据传输时，数据会发生丢失，因此无法保证接收端正确接收到发送端的数据。造成接收端无法接收到正确数据的原因有两方面，一是物理信道发生错误，数据在传输过程中受损。一般来说无线网络环境下发生物理信道错误的概率远大于有线网络环境，如图1所示的典型无线视频通信系统中，A和B两处是最容易发生数据丢失的位置。二是信道拥塞引起的数据丢失，当大量数据要在短时间内通过网络发送到远端时，有限的带宽造成数据无法正确发送。

在传统的视频错误检测及错误恢复方法中，只有在接收端接收到视频码流数据后才能发现错误，然后将错误信息通过反馈信道传送到发送端，在发送端采取相应的容错处理措施。这种错误检测和处理方法的缺点是容错处理措施的性能受到网络反馈时延的影响较大，当反馈时延较小时，容错处理方法简单，而且能够很快的在接收端对错误信息进行恢复；当反馈时延较大时，容错处理方法复杂，而且在接收端需要有较长时间的才能对错误信息进行恢复。

如图2所示，在传统的视频码流错误检测和处理方法中，终端1进行图像编码，经过时间T₁到达BTS/BSC/RNC1，然后在核心网/NGN中传输，经过时间T₂到达BTS/BSC/RNC2，最后经过时间T₃将编码视频码流发送到终端2。因此视频码流从终端1发送到终端2的时间为T＝T₁+T₂+T₃。当视频码流数据在传送过程中发生数据丢失时，例如在终端1到BTS/BSC/RNC1的传送过程中发生信道错误或者信道拥塞造成视频码流出错，在中间的网络节点设备上没有进行数据完整性检测，只有到了终端2进行视频解码时才检测到视频码流错误，此时已经过了T＝T₁+T₂+T₃时间。然后终端2将检测到的错误通过反馈信道将错误信息传送到终端1又要经过相同的信道传送。为了方便起见，假设反馈信道的路径和条件与发送数据的信道路径和条件相同，因此反馈错误信息又要经历T＝T₁+T₂+T₃时间。

在这种情况下，从视频码流数据发生错误到到终端1对错误信息作出响应需要的时间为2×(T₁+T₂+T₃)。终端2接收到经过容错处理后的视频码流，对错误图像进行恢复处理，最终时刻是3×(T₁+T₂+T₃)。

发明内容