一種無線視頻傳輸系統及其傳輸方法
2023-12-07 01:39:11
專利名稱：一種無線視頻傳輸系統及其傳輸方法
技術領域：
本發明涉及無線視頻傳輸領域，特別涉及一種無線視頻傳輸系統及其傳輸方法。
背景技術：
隨著移動通信業務的發展，無線視頻傳輸業務已獲得非常廣泛的應用。但是，視頻信息和無線傳輸環境的特點決定了無線視頻傳輸技術需要解決許多技術瓶頸。視頻信息的特點主要包括(I)數據量大。對於QCIF的圖像，其解析度為176X144 (其值為25344)，也就是說每幀視頻圖像包括的像素點為25344。如果每個像素點由24位來表示，一幀圖像的數據量達594kbit。考慮到實時視頻圖像傳輸所要求的幀頻(電視信號為25fps)，數據傳輸速率將達到14. 5Mbps。(2)實時性強。人們對視頻信號的基本要求是視頻畫面流暢，傳輸延遲小，實時性好。一般的數據通信對實時性的要求較低，因此 相對於普通數據通信而言，視頻通信要求更好的實時性。無線傳輸環境的特點(I)無線信道帶寬資源有限。由於多徑衰落，時延擴展，噪聲影響和多址幹擾等，無線信道所要面臨的是一系列惡劣的環境，針對以上導致無線信道的帶寬資源十分有限。尤其對於實現大數據量的視頻信號的傳輸，無線信道的資源更是緊張。(2)無線網絡是一個時變的網絡。無線信道自身的物理特點決定了它是一個時變的網絡。了解上述視頻信息和無線傳輸環境的特點，可以知道視頻信息想要在資源有限的無線信道中正常傳輸，就一定需要將傳送的視頻信息量儘量壓縮到無線信道所能容納的範圍內。因此，現有的無線視頻傳輸系統的傳輸過程包括視頻採集、信源編碼、信道編碼、無線信道、信道解碼、信源解碼、視頻顯示，其方法是直接將採樣的視頻原始數據送進編碼器中編碼，然後經無線信道傳輸至解碼器，經解碼後的視頻碼流再送至視頻顯示設備進行顯示。由以上無線視頻傳輸方法可知，現有的無線視頻傳輸系統技術點主要集中於視頻的編解碼技術，這也是系統功能實現的主要依託。視頻編解碼技術本身已經十分成熟，主要體現在實現其功能的一組標準協議，這些協議有MPEG-I、MPEG-2、MPEG-4以及H. 263,H. 264等，它們主要由國際上存在兩大標準化組織ITU-T和MPEG制定並完成，現在多採用的協議是MPEG-4和H. 264，而H. 264較MPEG-4其壓縮性能又有了更進一步的提升。就其H. 264協議中的算法本身實現視頻編解碼功能，現在已經比較完善了。然而，現有無線視頻傳輸系統存在的問題是受其信道帶寬有限的制約，如果想要傳輸高解析度的視頻數據，隨著處理數據量的增大，其也就不能在滿足要求了。例如，對於傳輸QCIF格式的視頻數據，其解析度為176X144 (其值為25344)，也就是說每幀視頻圖像包括的像素點為25344。如果每個像素點由24位來表示，一幀圖像的數據量達594kbit，幀頻為25fps，經過H. 264壓縮後的數據量需要40kbps 60kbps的帶寬，也就是說，H. 264在40kbps 300kbps的有限帶寬下能儘可能得到流暢、清晰的表現。然而，對於傳輸Dl格式的視頻數據，其解析度為720X576 (其值為414720)，也就是說每幀視頻圖像包括的像素點為414720，可以看到其數據量是QCIF的16倍還多。同樣如果每個像素點由24位來表示，幀頻為25fps，經過H. 264壓縮後的數據量需要I. 4Mbps 1.6Mbps的帶寬，經過MPEG-4壓縮後的數據量需要1.4Mbps 2. 4Mbps的帶寬，而經過MPEG-2壓縮後的數據量甚至要達到2. 4Mbps 4Mbps的帶寬。因此，可以看到如果提高傳輸視頻的解析度，也就是說傳輸的數據量一旦增大，受其有限帶寬的制約，現有的無線視頻傳輸系統就很難高效地傳輸視頻數據了。
發明內容
本發明的目的在於提供一種無線視頻傳輸系統及其傳輸方法，能夠在有限的帶寬下傳輸高解析度的視頻信息。本發明的原理是基於現有無線視頻傳輸系統，在其信源編碼模塊前端增加圖像抽取模塊，從而降低了在傳輸過程中信道所要容納的視頻信息的數據量，以及在信源解碼模塊後端增加圖像插值模塊，恢復原有視頻信息，從而適應了無線信道傳輸的要求。其中，圖像抽取是指通過一定的算法處理降低了原始圖像的解析度從而將原始圖像數據量減少的圖像處理技術；圖像插值是指通過一定的算法處理提高了原始圖像的解析度從而使原始圖像恢復的圖像處理技術。本發明的技術方案如下。(I) 一種無線視頻傳輸系統，其特徵在於，包括視頻採集模塊，採集視頻圖像，得到視頻原始數據；圖像抽取模塊，對視頻原始數據進行圖像抽取處理，得到視頻抽取數據；編碼器，對視頻抽取數據進行信源編碼、信道編碼，得到視頻傳輸數據；無線發射模塊，發射視頻傳輸數據；無線接收模塊，接收視頻傳輸數據；解碼器，對視頻傳輸數據數據進行解碼，獲取視頻抽取數據；圖像插值模塊，對視頻抽取數據進行圖像插值處理，獲取視頻恢復數據，視頻顯示模塊，對視頻恢復數據進行顯示。上述技術方案中，所述視頻採集模塊和圖像抽取模塊之間設置有濾波模塊，對視頻原始數據進行濾波。(2) 一種無線視頻傳輸方法，其特徵在於，包括以下步驟首先，採集視頻圖像，得到視頻原始數據；對視頻原始數據進行圖像抽取處理，得到視頻抽取數據；再對視頻抽取數據進行信源編碼、信道編碼，得到視頻傳輸數據；然後，通過無線發射模塊和無線接收模塊物理傳輸視頻傳輸數據，再對接收的視頻傳輸數據進行解碼，獲取視頻抽取數據；最後，對視頻抽取數據進行圖像插值處理，獲取視頻恢復數據，並通過視頻顯示模塊據進行顯示。上述技術方案中，所述對視頻原始數據進行圖像抽取處理前，先對視頻對視頻原始數據進行濾波。本發明與現有無線視頻傳輸系統相比，通過在視頻採集模塊後增加圖像抽取模塊，將視頻解析度降低，減少了原始數據量，提高了編碼器以及無線發射模塊的處理效率。對應地，解碼器後增加圖像插值模塊，對視頻抽取數據進行圖像插值處理，獲取視頻恢復數據，恢復視頻解析度。上述技術方案降低了在傳輸過程中信道所要容納的視頻數據量，從而適應了無線信道傳輸的要求。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。圖I為無線視頻傳輸系統的結構框圖。
具體實施方式
參照圖1，為本發明的無線視頻傳輸系統，其中，視頻採集模塊，可以為攝像頭，其作用是採集視頻圖像，得到視頻原始數據。圖像抽取模塊，採用TI的DSP晶片，尤其是用於視頻處理的TMS320DM64X系列實現，具體可以是TMS320DM642、TMS320DM648、TMS320DM6467等；其中算法可以採用最近鄰域法、線性插值法、雙三次插值法。本實施例採用最近鄰域法，其原理簡單，處理速度快，功能是對視頻原始數據進行圖像抽取處理，得到視頻抽取數據；採用線性插值法放大產生的圖像較最近鄰域法產生的圖像平滑，但會使圖像的細節可能產生退化，當放大倍數比較大時，這種現象更加明顯；採用雙三次插值法算法複雜度最高，圖像質量更高，但是處理速度減慢。編碼器，採用TI的DSP晶片，尤其是用於視頻處理的TMS320DM64X系列實現，具體可以是 TMS320DM642、TMS320DM648、TMS320DM6467 等；其算法可以採用 MPEG4、H264 編碼算法，優先採用H264編碼算法好，對視頻抽取數據進行信源編碼、信道編碼，得到視頻傳輸數據。無線發射模塊，採用超短波、微波通信發射設備實現，發射視頻傳輸數據；對應無線接收模塊，採用超短波、微波通信接收設備實現，接收視頻傳輸數據。解碼器，採用TI的DSP晶片，尤其是用於視頻處理的TMS320DM64X系列實現，具體可以是 TMS320DM642、TMS320DM648、TMS320DM6467 等；其算法可以採用 MPEG4、H264 解碼算法，優先採用H264解碼算法好，對視頻傳輸數據進行解碼，獲取視頻抽取數據。圖像插值模塊，採用TI的DSP晶片，尤其是用於視頻處理的TMS320DM64X系列實現，具體可以是TMS320DM642、TMS320DM648、TMS320DM6467等；其算法可以採用最近鄰域法、線性插值法、雙三次插值法，對視頻抽取數據進行圖像插值處理，獲取視頻恢復數據。採用最近鄰域法，其原理簡單，處理速度快，功能是對視頻抽取數據進行圖像插值處理，獲取視頻恢復數據。採用線性插值法放大產生的圖像較最近鄰域法產生的圖像平滑，但可能會使圖像的細節產生退化，當放大倍數比較大時，這種現象更加明顯；採用雙三次插值法算法複雜度最高，圖像質量更高，但是處理速度減慢。視頻顯示模塊，可以通過計算機上位機應用程式在計算機顯示器或普通監視器上對視頻恢復數據進行顯示。下面簡要說明本發明常用的圖像插值方法，圖像插值方法的逆過程是圖像抽取方法。最近鄰域法，其基本思想是用原圖像中固定點的像素值來填充插值後的圖像，也就是將原始的圖像進行逐點處理，把其中的每一點都用其灰度值進行m次複製(m為插值倍數)。它所採用的插值函數為一個常量函數(矩形函數)
權利要求
1.一種無線視頻傳輸系統，其特徵在於，包括 視頻採集模塊，採集視頻圖像，得到視頻原始數據； 圖像抽取模塊，對視頻原始數據進行圖像抽取處理，得到視頻抽取數據； 編碼器，對視頻抽取數據進行信源編碼、信道編碼，得到視頻傳輸數據； 無線發射模塊，發射視頻傳輸數據； 無線接收模塊，接收視頻傳輸數據； 解碼器，對視頻傳輸數據進行解碼，獲取視頻抽取數據； 圖像插值模塊，對視頻抽取數據進行圖像插值處理，獲取視頻恢復數據， 視頻顯示模塊，對視頻恢復數據進行顯示。
2.根據權利要求I所述的無線視頻傳輸系統，其特徵在於，所述視頻採集模塊和圖像抽取模塊之間設置有濾波模塊，對視頻原始數據進行濾波。
3.一種無線視頻傳輸方法，其特徵在於，包括以下步驟首先，採集視頻圖像，得到視頻原始數據；對視頻原始數據進行圖像抽取處理，得到視頻抽取數據；再對視頻抽取數據進行信源編碼、信道編碼，得到視頻傳輸數據；然後，通過無線發射模塊和無線接收模塊物理傳輸視頻傳輸數據，再對接收的視頻傳輸數據進行解碼，獲取視頻抽取數據；最後，對視頻抽取數據進行圖像插值處理，獲取視頻恢復數據，並通過視頻顯示模塊進行顯示。
4.根據權利要求3所述的無線視頻傳輸方法，其特徵在於，所述對視頻原始數據進行圖像抽取處理前，先對視頻對視頻原始數據進行濾波。
全文摘要
本發明涉及無線視頻傳輸領域，公開了一種無線視頻傳輸系統及其傳輸方法。該無線視頻傳輸系統，包括視頻採集模塊，採集視頻圖像，得到視頻原始數據；圖像抽取模塊，對視頻原始數據進行圖像抽取處理，得到視頻抽取數據；編碼器，對視頻抽取數據進行信源編碼、信道編碼，得到視頻傳輸數據；無線發射模塊，發射視頻傳輸數據；無線接收模塊，接收視頻傳輸數據；解碼器，對視頻傳輸數據進行解碼，獲取視頻抽取數據；圖像插值模塊，對視頻抽取數據進行圖像插值處理，獲取視頻恢復數據；視頻顯示模塊，對視頻恢復數據進行顯示。
文檔編號H04N7/01GK102630010SQ20121009046
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者張凡, 曹軍勤, 李波, 李鈞, 杜琳, 楊勇, 薛亞茹, 馬列紅, 馬宏安 申請人:西安烽火電子科技有限責任公司