[发明专利]一种提高视频图像清晰度的方法

权利要求书

1.一种提高视频图像清晰度的方法，其特征在于，包括：

视频远程采集客户端和数据服务器采用DirectShow架构，通过软件实现视频图像数据的传输，MPEG-4解码和显示，在4G网络视频捕获设备的应用层程序中对底层滤波器进行相应的操作；系统中的4G网络视频捕获设备和远程采集客户端及数据服务器各自处于自己的内网当中，在视频图像数据传输中，采用基于P2P的组网模式，利用第三方的P2P服务器来协助传输，完成远程采集客户端及数据服务器之间的连接，采用UDP协议完成视频图像数据的传输，采用TCP协议完成命令的传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视频图像数据传输过程中采用自适应帧分发方法，根据具体的网络状态，实时动态调整报文的大小，具体包括：

发送端根据接收端发送回来的反馈数据，计算出丢帧率，然后根据丢帧率判断出当前的网络状态是否为轻载、重载还是拥塞状态，若确认处于拥塞状态，则对UDP报文的大小进行动态调整，即减少报文的大小，在网络状态恢复之后再增加报文的大小。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述自适应帧分发之后，当需要重发时，在4G网络视频捕获设备端，以帧为单位只进行有限次的数据重发，并采用以下过程执行重发：

当视频远程采集客户端和数据服务器接收完一帧视频图像之后，根据帧中所包含的具体报文编号等信息对该帧的丢失情况进行统计，然后将该帧的丢包统计结果回发给4G网络视频捕获设备端；

4G网络视频捕获设备端接收到丢包统计之后，首先根据具体帧号和报文编号信息从数据缓存中找到相应的帧，根据不同的报文采用不同的发送策略；

视频远程采集客户端和数据服务器接收到重发的报文之后，首先对该报文所在帧之前的视频图像数据进行确认，表示该帧之前的视频图像数据都是无误的，将这些视频图像数据从第一数据缓存转移到第二数据缓存中等待输出解码；

根据帧号和报文编号等信息，将该帧存放到第一数据缓存中的相应位置，当视频远程采集客户端和数据服务器在预定时间内没有接收到重发帧时，则对当前所收到的数据帧之前的视频图像数据进行确认，将这些数据全部转移到第二数据缓存中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视频图像数据传输过程中采用自适应帧分发方法，根据具体的网络状态，实时动态调整数据传输速率，具体包括：

发送端根据接收端发送回来的反馈数据，计算出数据吞吐率和丢帧率，然后根据数据吞吐率和丢帧率判断出当前的网络状态，并根据网络状态对发送速率进行动态调整。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据数据吞吐率和丢帧率判断出当前的网络状态，并根据网络状态对发送速率进行动态调整，进一步包括：

在客户端对丢包率参数进行统计，采用加权平滑处理，获取视频传输过程中第i个时间间隔内的数据吞吐率R_i和丢包率P_i为：

R_i＝Σ^N-1_j＝0(μ_jD_i-j/T_i-j)，其中Σ^N-1_j＝0(μ_j)＝1；

P_i＝Σ^N-1_j＝0(α_jLP_i-j/SP_i-j)，其中Σ^N-1_j＝0(α_j)＝1；

以上公式中N表示计算上述两参数所需的时间间隔个数，α_j和μ_j表示权重系数；LP_i-j为第(i-j)时间间隔内丢帧率，SP_i-j为第(i-j)时间间隔内发送端发送的帧数，D_i-j表示第(i-j)时间间隔内统计的接收视频数据量，T_i-j表示第(i-j)时间间隔的准确值；

设定常量参数，包括设置视频传输过程中所能容忍的丢包率最高阈值P_lmax以及视频流畅传输的最低丢包率阈值P_lmin；最大视频数据发送速率R_max以及最小视频数据发送速率R_min；

当P_i>P_lmax时，降低视频数据速率来保障视频客户端的QoS，确定网络连续超载次数k，初始化参数β₀；然后计算速率降低因子：β_k＝β_k-1(1-0.6m)²

其中丢包率差值因子m为：m＝P_i-P_lmax

最后，合适的视频数据传输速率为：R_new＝MAX{β_kR_i-50，R_min}；

当P_i<P_lmin时，提高视频数据速率来保障视频客户端的QoS，计算丢包率差值因子：m＝t(P_lmin-P_i)

式中：t表示放大倍数；然后计算速率增加因子δ：

δ＝0.2e^mR₀+60

式中：R₀为预设的速率增长因子，此时预测发送速率为：

R_new＝MIN{δ+R_i，R_max}

当P_lmin<P_i<P_lmax时，不进行速率调整；

通过设定速率切换阈值R_th来降低系统速率切换开销，在预测新传输速率后，需要比较新速率R_new与前一次速率调整值R_last，只有当|R_new-R_last|>R_th时，新的速率调整才有效。