[发明专利]基于反馈的自适应错误恢复装置、视频通信系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像信息传输和处理领域，具体涉及一种自适应的、具有抗信道错误的视频通信系统和方法，以及其中的错误恢复装置和方法。

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格，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 of Services)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。

常用的视频传输抗差错方法包括：①在编码器端进行冗余编码，使编码码流对信道错误具有更强的抗干扰能力；②在信道传输过程中加入冗余数据，例如前向纠错，提高传输数据对信道错误的抗干扰能力；③在解码器端进行错误隐蔽后处理，尽可能恢复出由于信道错误引起的受损数据。方法①和方法②都会造成数据冗余，增加对传输带宽的要求，特别是在信道状况较好时占用不必要的传输带宽；方法③虽然不会增加传输冗余数据，但是对信道错误的抗干扰能力有限，特别是对无线信道传输条件下的高比特错误和突发性错误无能为力。

因此，交互式的视频抗差错处理--根据网络信道的状况调整编码策略或者传输策略--是一种有效的自适应视频通信方法。在网络状况较差时，例如信道比特错误率或者丢包率较大时，可以增加编码或者传输过程中的冗余数据；当网络状况较好时，例如信道比特错误率或者丢包率较低，可以降低编码或者传输过程中的冗余数据。

这种交互式的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或者传输策略。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，时延的大小与网络状况有关。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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于反馈的自适应错误恢复装置、视频通信系统和方法，能够快速接收错误视频反馈信息，在较短的反馈时延内进行错误恢复。

本发明提供一种基于反馈的自适应错误恢复装置，包括数据接收模块、错误信息处理模块、错误补偿模块及控制模块，其中：

数据接收模块，用于接收正常数据流，并对数据进行缓存；错误信息处理模块，用于检测接收数据是否发生错误，以及检测从反馈信道获取的反馈信息是否有错误信息；控制模块，用于接收检测结果，若未发生错误也没有检测到错误信息，则控制所述数据接收模块直接将缓存数据输出；若发生错误或者检测到错误信息，则控制所述数据接收模块将所缓存数据送至错误补偿模块，错误信息处理模块将错误信息送至错误补偿模块，启动所述错误补偿模块根据错误信息对待输出的下一个数据包进行错误补偿后输出。

其中，所述错误补偿模块，进行错误补偿时是对接收的视频码流解码，然后进行重新编码，在重新编码过程中进行容错处理，所述容错处理包括I帧更新、或宏块帧内更新、或参考帧选择、或发送冗余帧。

其中，所述错误补偿模块，进行错误补偿时是在变换域对即将发送的数据码流进行错误补偿，在得到第N帧图像出错的信息时，确定所述错误恢复装置待发送的数据帧；根据接收的错误信息位置，采取基于象素的跟踪或者基于宏块的跟踪，对错误进行跟踪，找到待发送的数据帧的错误扩散区域；对待发送的数据帧中错误扩散宏块区域进行跳帧转码处理，得到重新编码的码流。

所述错误补偿模块，进行跳帧转发处理时，在重新编码的码流中，错误扩散区域以发生错误之前的第N-1帧作为参考帧进行重新编码，阻止错误扩散。

所述错误信息处理模块发送至错误补偿模块的错误信息包括从反馈信道获得的错误信息、以及根据错误信息从缓存数据中提取的数据错误信息，其包括图像帧号、或错误宏块位置、或解码器端错误隐蔽算法。

本发明还提供一种基于上述错误恢复装置的自适应错误恢复方法，包括如下步骤：

(1)数据接收模块接收正常数据流，并对数据进行缓存；

(2)错误信息处理模块对缓存的数据进行检测，同时检测反馈信道是否存在错误信息；

(3)控制模块接收检测结果，若检测到缓存数据有错或者检测到反馈信道发送了错误信息，则进行启动错误补偿模块；