[发明专利]一种基于视点预测的低时延流媒体传输方法

说明书

本发明公开了一种基于视点预测的低时延流媒体传输方法，属于信道编码领域；具体步骤为：首先，对某段流媒体视频中的各帧图像分别进行分块；采用视点预测算法对各区域块进行概率赋值和归一化，得到预测概率矩阵P；接着，对矩阵P中的每个元素，分别取倒数后向下取整，得到度分布矩阵D；将度分布矩阵D中大于临界值的度值进行统一；然后，各度值作为喷泉码编码的参数，对各个区域块进行独立的喷泉码编码，并将编码内容及对应的区域块位置封装成数据传输单元；最后，各数据传输单元经过无线传输后，在接收端进行解码，实现流媒体内容的传输。本发明对不同的流媒体视频区域块，进行独立的喷泉码编码，降低了传输时延，减小了无线传输信道的带宽负载。

技术领域

本发明属于计算机信道编码领域，具体是一种基于视点预测的低时延流媒体传输方法。

背景技术

近年来，随着移动通信技术的快速发展，相应的移动通信业务也得到了极大的增长；在所有的通信业务中，流媒体业务是一个非常重要的组成部分。

流媒体业务的特点是数据量大，实时性要求高。相比于普通的通信业务，流媒体需要通过移动通信信道传输图片，文字和视频等内容，必然要占用较大的带宽资源。另外，流媒体业务对于时延的要求较高，较大的时延会影响用户的观看体验；针对上述流媒体业务的特点，有许多研究对流媒体业务的传输进行了相应的改善和优化。

视点预测技术是基于预测算法和模型，对未来时刻用户观看流媒体内容的视点轨迹或分布进行预测；其目的在于找到最大可能的用户观看区域，在进行信道传输时，尽可能保证这一部分区域的传输质量，从而保证用户的观看体验。

视点预测算法可以分为内容预测和运动预测；内容预测算法是通过机器学习或神经网络等方法，结合流媒体内容的图像特征和上下文信息，进行预测模型的训练，实现对于用户的视点预测。运动预测是通过研究用户观看流媒体时的头部特征，进行数学建模，得到用户视点轨迹的预测模型。运动预测相比于内容预测，不需要很多的训练数据，但是需要较为复杂的数学建模过程，在预测准确率上，两者相当。

喷泉码是一种无速率编码方式，属于信道编码；第一次实际使用于真实信道传输场景的喷泉码，是最早由Luby在2002年提出的LT喷泉码。LT码的码字长度是任意的，其中输入符号与编码符号之间的运算是异或运算，输入符号经过LT编码得到的每一个编码符号都是独立生成的。喷泉码的关键在于度分布的设计，Luby在设计LT码时，提出了2种度分布，理想弧波分布和鲁棒弧波分布，度值越低，相应的数据传输质量越高；扩展窗喷泉码是利用这一特性设计得出的。

扩展窗喷泉码在编译码端只需要一个编码或译码器，具有良好的不等保护性能。如图1所示，EWF代表扩展窗喷泉码，LT代表LT喷泉码；BPSK是信道调制方式，H.264是视频编码标准，H.264编码器的网络适配层有两种工作模式：分别为分割模式和不分割格式，在分割模式下，H.264有3种不同的分割方式：A型分割实现头信息的划分，B型分割实现帧内信息的划分，C型分割实现帧间信息的划分，这3种分割数据，A型的重要性较高，B,C型的重要性较低。

EWF中MIB(Most important bit)代表重要性最高的部分，LIB(least importantbit)代表重要性最低的部分。w₁,w₂分别代表扩展窗喷泉码的窗口1和窗口2，Ω⁽¹⁾和Ω⁽²⁾代表两种扩展窗喷泉码的度分布。

基于扩展窗喷泉码的H.264视频流不等差错保护传输方案的实现过程是：首先，输入视频流经过H.264编码器编码，对编码的码流按照H.264的数据分割方法，获得重要性不同的A,B,C三种视频码流，然后采用扩展窗喷泉码作为信道编码，分别采用鲁棒弧波分布对w₁,w₂进行LT编码，完成分割码流的不等差错保护，并调制成BPSK信号在无线信道中传输；在接收端，对收到的数据进行BPSK解调及相应的扩展窗喷泉码解码，将还原的A,B,C码流送至H.264解码器中进行解码，实现视频的重建和质量评价。