CN103188525B - 一种视频传输、接收方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频传输方法，用于提高视频传输及接收的质量。所述方法包括：生成多层视频流；根据获得的第一失真值获得与其对应的第一天线-视频匹配矩阵；根据所述第一天线-视频匹配矩阵将各层所述视频流分别调度到相应的天线上；根据调度后的视频流进行传输。本发明还公开了用于实现所述方法的装置，及一种视频接收方法及装置。

Description

一种视频传输、接收方法及装置

技术领域

本发明涉及通信及视频编码领域，特别涉及一种视频传输、接收方法及装置。

背景技术

随着新一代可伸缩视频压缩标准的发展，以及无线设备的计算能力、存储能力的不断提高，基于无线网的视频传输的应用也越来越多。然而，无线信道的时变特性、高误码率以及低带宽等特点严重限制和影响了接收端接收到的视频质量。多输入多输出(MIMO)技术的提出，在很大程度上缓解了这一难题。

利用可伸缩视频编码(SVC)技术产生的具有多层结构的视频流，非常适合在MIMO***上进行传输。通过将不同层的视频流调度到不同的子信道上同时进行传输，从而可以支持大的视频码率。然而，无线信道的时变特性决定了在不同时刻，各个子信道的质量不完全相同的同时也具有时变特性。此外，SVC视频流中的每一层数据的重要性也不完全一样，例如基本层的数据最为重要，第一增强层次之，以此类推。

本申请发明人在实现本申请实施例技术方案的过程中，至少发现现有技术中存在如下技术问题：

如果按照上述方法，对各视频层不加区分地同等对待，当基本层数据被调度到质量状况很差的子信道时，会严重影响接收端接收的视频质量。

此外，在MIMO广播信道中，每一根发射天线可能对应多个子信道。因此每根天线的信噪比或丢包率实际是由一个向量来决定，而不是传统的单个标量决定。而向量是无法比较大小和排序的，这就导致了无法衡量天线质量的好坏，最终导致难以寻求最佳的视频-天线之间的匹配关系。因此现有技术中通常是随机选择一种视频-天线匹配关系，而这样可能无法保证传输质量。

发明内容

本发明实施例提供一种视频传输、接收方法及装置，用于提高视频传输及接收的质量。

一种视频传输方法，包括以下步骤：

生成多层视频流；

根据获得的第一失真值获得与其对应的第一天线-视频匹配矩阵；

根据所述第一天线-视频匹配矩阵将各层所述视频流分别调度到相应的天线上；

根据调度后的视频流进行传输。

一种视频接收方法，包括以下步骤：

从各天线上分别得到所述视频传输方法所传输的不同层的视频流；

将接收的所述视频流进行解码，获得视频信号。

一种视频传输装置，包括：

生成模块，用于生成多层视频流；

获取模块，用于根据获得的第一失真值获得与其对应的第一天线-视频匹配矩阵；

调度模块，用于根据所述第一天线-视频匹配矩阵将各层所述视频流分别调度到相应的天线上；

第一收发模块，用于根据调度后的视频流进行传输。

一种视频接收装置，包括：

第二收发模块，用于从各天线上分别得到所述视频传输装置所传输的不同层的视频流；

解码模块，用于将接收的所述视频流进行解码，获得视频信号。

本发明实施例中的视频传输方法为生成多层视频流；根据获得的第一失真值获得与其对应的第一天线-视频匹配矩阵；根据所述第一天线-视频匹配矩阵将各层所述视频流分别调度到相应的天线上；根据调度后的视频流进行传输。根据获得的第一天线-视频匹配矩阵将视频流进行调度，使信道质量较好的天线传输重要性较高的视频层，从而保证接收端能够接收到质量较好的视频信号，提高视频传输质量。

附图说明

图1为本发明实施例中视频传输装置的主要结构图；

图2为本发明实施例中视频接收装置的主要结构图；

图3为本发明实施例中视频传输方法的主要流程图；

图4为本发明实施例中视频接收方法的主要流程图。

具体实施方式

本发明实施例中的视频传输方法为生成多层视频流；根据获得的第一失真值获得与其对应的第一天线-视频匹配矩阵；根据所述第一天线-视频匹配矩阵将各层所述视频流分别调度到相应的天线上；根据调度后的视频流进行传输。根据获得的第一天线-视频匹配矩阵将视频流进行调度，使信道质量较好的天线传输重要性较高的视频层，从而保证视频接收端能够接收到质量较好的视频信号，提高视频传输质量。

参见图1，本发明实施例中的视频传输装置包括生成模块101、获取模块102、调度模块103和第一收发模块104。所述装置可以位于视频发送端。

生成模块101用于生成多层视频流。生成模块101可以利用可伸缩视频编码技术，产生具有多层结构的视频流。其中，生成模块101所生成的视频流可以包括一个基本层及多个增强层，每层数据的重要性也不一样。例如，基本层的数据最为重要，第一增强层次之，以此类推。

获取模块102用于根据获得的第一失真值获得与其对应的第一天线-视频匹配矩阵。

下面以一种基于模拟退火算法的低复杂度的算法为例来说明本发明实施例的方案。需要说明的是，该实施例只用于解释本发明而不能用于限制本发明，其它任何可以解决本发明的技术问题、达到与本发明相同技术效果的算法也在本发明的保护范围之内。在该算法中，涉及一些假设条件及概念，定义如下：

假设条件：本发明实施例中假设视频层数和天线数量相等，该数量值以L表示。

涉及的相关概念如下：

温度参数：其定义为

$T=e^{-\frac{i}{M}}{-e}^{-1}---\left(1\right)$

其中M为该算法的最大迭代次数，i是当前的迭代次数。

状态：是指任意一种可行的天线-视频匹配矩阵，本发明实施例中可以用矩阵A来表示，A的形式可以为：

$A=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& ...& ...& a_{1L}\\ .& & & .\\ .& ...& ...& .\\ .& & & .\\ .& & & .\\ .& ...& ...& .\\ .& & & .\\ a_{L1}& ...& ...& a_{\mathrm{LL}}\end{array}\right]---\left(2\right)$

同时需满足：

$\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{il}}=\mathrm{1,1}\≤i\≤L---\left(3\right)$

$\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{li}}=\mathrm{1,1}\≤i\≤L---\left(4\right)$

即任意一根天线只能传输一层视频流，任意一层视频流只能在一根天线上传输。

邻居半径：定义为：

$r=\max \{2,\frac{L^{2}T}{1-e^{-1}}\}---\left(5\right)$

该邻居半径随着温度参数的变化而变化，也同时决定了某一状态的邻居范围的大小。

邻居：如果状态A₁与状态A₂满足||A₁-A₂||_F≤r，即状态A₁与状态A₂之差的F范数不大于第一半径值时，则可以定义A₂与A₁互为彼此的邻居。其中r可以称为第一半径值。

转移概率：即从一种状态A_c跳转到另一状态A_t的概率，其计算方式为：

其中D(P_t)和D(P_c)分别表示了在状态A_c和状态A_t下的平均视频失真。平均视频失真是指将所有接收端接收到的视频的失真量求和后取平均。其中，确定选择某一状态后，该状态下所有接收端接收到的视频的失真量即为已知，对其求和后取平均值即得到该状态下的平均视频失真。

获得天线-视频匹配矩阵的过程如下：

1、首先，可以初始化温度参数T和初始状态A₀。计算其对应的第二平均视频失真D₀。同时设定最小视频失真D_min＝D₀，以及其对应的状态A_min＝A₀。其中，初始状态A₀可以为随机选择的任一状态，也可以将初始状态A₀称为第二天线-视频匹配矩阵。

2、根据公式(1)更新温度参数。

3、在A₀的邻居范围内，任意选取一个状态A_t作为目标状态，也可以将A_t称为第三天线-视频匹配矩阵，并计算其失真D_t，也可以将D_t称为第三平均视频失真。如果D_min＞D_t，则令D_min＝D_t，及令A_min＝A_t。

4、如果已令A_min＝A_t，则进行状态转移。此时的转移概率可以为1。

5、如果D_min不大于D_t，则不进行操作，或者可以将A_t以第一转移概率设置为当前天线-视频匹配矩阵。该第一转移概率可以根据公式(6)进行计算。如果D_min不小于D_t，本发明实施例中可以采用以下处理方式：用随机函数生成一个第二转移概率，将其与用公式(6)进行计算生成的第一转移概率进行比较，如果所述第二转移概率小于所述第一转移概率，则确定依据所述第一转移概率进行状态转移。此时无需重新设置最小失真，即所述最小视频失真D_min依然等于所述第二平均视频失真D₀。如果所述第二转移概率不小于所述第一转移概率，则可以不进行状态转移。

5、重复多次执行3到4，该次数可以用M表示。

6、当前状态为A_min，重复多次执行2到5，该次数可以用N表示。

7、获得最终的D_min以及A_min。

其中状态A_min所代表的即为最终的视频-天线匹配方式，在本发明实施例中可以将其称为第一天线-视频匹配矩阵，D_min为在该方式下的平均视频失真。其中，本发明实施例中D_min可以称为第一失真值，即一第一天线-视频匹配矩阵下所有接收端接收到的视频的平均视频失真。

之所以重复执行多次，是为了使选择范围尽量扩大到所有状态，能在所有的状态中选择一个最好的状态，以尽量使视频传输效果最好。

获取模块102还用于依据从每个视频接收端发送回来的信道质量状态信息，获得各天线各子信道的信噪比(SNR)，形成一个信道状态矩阵，获取模块102根据该信道状态矩阵及当前状态分别获得当前状态下各视频接收端接收的视频失真量，从而获得当前状态下各视频接收端接收的平均视频失真。

调度模块103用于根据所述第一天线-视频匹配矩阵将各层所述视频流分别调度到相应的天线上。

第一收发模块104用于根据调度后的视频流进行传输。第一收发模块104在各天线上分别发送不同层的视频流。

参见图2，本发明实施例中视频接收装置包括第二收发模块201和解码模块202。所述视频接收装置可以位于视频接收端。

第二收发模块201用于从各天线上分别得到不同层的视频流。第二收发模块201从各天线上分别获得所述视频传输装置发送的视频流。第二收发模块201还用于将信道质量状态信息反馈给所述视频传输装置。本发明实施例中已假设有L根天线及有L个视频接收端，每根天线有L个子信道，每个视频接收端均对应每根天线的一个子信道，则每个视频接收端分别向所述视频传输装置反馈不同天线不同子信道的信道质量状态信息。以使所述视频传输装置接收到各信道质量状态信息后，根据各信道质量状态信息获得信道状态矩阵。

解码模块202用于将接收的所述视频流进行解码，获得视频信号。第二收发模块201接收到视频流后，解码模块202对其进行信道解码，得到解码后的视频流，再经过信道解码后的视频流利用SVC解码器进行解码并组合，得到解码后的视频信号。

以下通过具体实施例介绍本发明实施例中视频传输及接收的方法。

参见图3，本发明实施例中视频传输的主要方法流程如下：

步骤301：生成多层视频流。

步骤302：根据获得的第一失真值获得第一天线-视频匹配矩阵。

步骤303：根据所述第一天线-视频匹配矩阵将各层所述视频流分别调度到相应的天线上。

步骤304：根据调度后的视频流进行传输。

参见图4，本发明实施例中视频接收的主要方法流程如下：

步骤401：从各天线上分别得到不同层的视频流。

步骤402：将接收的所述视频流进行解码，获得视频信号。

本发明实施例中的视频传输方法为生成多层视频流；根据获得的第一失真值获得第一天线-视频匹配矩阵；根据所述第一天线-视频匹配矩阵将各层所述视频流分别调度到相应的天线上；根据调度后的视频流进行传输。本发明实施例中根据获得的第一天线-视频匹配矩阵将视频流进行调度，使信道质量较好的天线传输重要性较高的视频层，从而保证视频接收端能够接收到质量较好的视频信号，提高视频传输质量。在视频传输端，即视频发送端，通过将不同层的视频流分别映射到不同的天线上，实现非对称保护。且通过多次迭代，尽量使选择范围扩大到所有状态，在所有状态中选择最佳状态，即选择最佳天线-视频匹配矩阵，从而使所有用户接受到的视频平均失真达到最小，提高了用户接收到的视频质量。且本发明实现简单，易于操作。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种视频传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

生成多层视频流；

根据获得的第一失真值获得与其对应的第一天线-视频匹配矩阵；

根据所述第一天线-视频匹配矩阵将各层所述视频流分别调度到相应的天线上；

根据调度后的视频流进行传输；

所述根据获得的第一失真值获得与其对应的第一天线-视频匹配矩阵的步骤包括：

步骤一：随机获取一天线-视频匹配矩阵作为第二天线-视频匹配矩阵，获得与其对应的第二平均视频失真，并将其设置为最小视频失真；

步骤二：更新温度参数；

步骤三：任意选取一天线-视频匹配矩阵作为第三天线-视频匹配矩阵，并获得与其对应的第三平均视频失真；

步骤四：判断所述第三平均视频失真是否小于所述第二平均视频失真；

步骤五：当判断结果为是时，将所述第三平均视频失真设置为所述最小视频失真；

步骤六：将所述第三天线-视频匹配矩阵设置为当前天线-视频匹配矩阵；

步骤七：重复执行步骤三至步骤六M次；

步骤八：重复执行步骤二至步骤七N次；

步骤九：获得所述第一失真值及与其对应的第一天线-视频匹配矩阵。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一失真值是指一第一天线-视频匹配矩阵下所有接收端接收到的视频的平均视频失真。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤四之后还包括步骤：当判断结果为否时，将所述第三天线-视频匹配矩阵以第一转移概率设置为当前天线-视频匹配矩阵。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度参数为根据最大迭代次数及当前迭代次数获得的参数。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，任意选取一天线-视频匹配矩阵作为第三天线-视频匹配矩阵的步骤包括：在所述第二天线-视频匹配矩阵的邻居范围内，任意选取一天线-视频匹配矩阵作为第三天线-视频匹配矩阵。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述第二天线-视频匹配矩阵与所述第三天线-视频匹配矩阵之差的F范数不大于第一半径值时，确定所述第三天线-视频匹配矩阵在所述第二天线-视频匹配矩阵的邻居范围内。

7.一种视频接收方法，其特征在于，包括以下步骤：从各天线上分别得到如权利要求1中的所述视频传输方法所传输的不同层的视频流；

将接收的所述视频流进行解码，获得视频信号。

8.一种视频传输装置，其特征在于，包括：

生成模块，用于生成多层视频流；

获取模块，用于根据获得的第一失真值获得与其对应的第一天线-视频匹配矩阵；

调度模块，用于根据所述第一天线-视频匹配矩阵将各层所述视频流分别调度到相应的天线上；

第一收发模块，用于根据调度后的视频流进行传输；

所述获取模块，具体用于：

随机获取一天线-视频匹配矩阵作为第二天线-视频匹配矩阵，获得与其对应的第二平均视频失真，并将其设置为最小视频失真；

更新温度参数；

任意选取一天线-视频匹配矩阵作为第三天线-视频匹配矩阵，并获得与其对应的第三平均视频失真；

判断所述第三平均视频失真是否小于所述第二平均视频失真；

当判断结果为是时，将所述第三平均视频失真设置为所述最小视频失真；

将所述第三天线-视频匹配矩阵设置为当前天线-视频匹配矩阵；

获得所述第一失真值及与其对应的第一天线-视频匹配矩阵。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一失真值是指一第一天线-视频匹配矩阵下所有接收端接收到的视频的平均视频失真。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述获取模块还用于：当判断结果为否时，将所述第三天线-视频匹配矩阵以第一转移概率设置为当前天线-视频匹配矩阵。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述温度参数为根据最大迭代次数及当前迭代次数获得的参数。

12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述获取模块还用于在所述第二天线-视频匹配矩阵的邻居范围内，任意选取一天线-视频匹配矩阵作为第三天线-视频匹配矩阵。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述获取模块还用于当所述第二天线-视频匹配矩阵与所述第三天线-视频匹配矩阵之差的F范数不大于第一半径值时，确定所述第三天线-视频匹配矩阵在所述第二天线-视频匹配矩阵的邻居范围内。

14.一种视频接收装置，其特征在于，包括：

第二收发模块，用于从各天线上分别得到如权利要求8中的所述视频传输装置所传输的不同层的视频流；

解码模块，用于将接收的所述视频流进行解码，获得视频信号。