视频流化自适应错误控制技术研究

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1、中国科学院计算技术研究所博士学位论文视频流化自适应错误控制技术研究姓名：梅峥申请学位级别：博士专业：计算机应用技术指导教师：李锦涛20050101摘螫摘要随着多媒体技术的快速发展和网络的推广普及，基于Intemet的流媒体应用尤其怒视频’漉化应用在教育、科研、亵业以及远程医疗等领域于导到了广泛的应用，并且显示出了强劲的增长趋势。近几年来，无线通信技术3G也有了长足的发展，世界各大技术厂商和运营商都对其投入了大量的人力物力进行推广和研究，丽3G的一个核一心业务就是宽带无线多媒体应用。由此可见，流媒体应用具察重要的研究和应用

2、价值。但是爨前的Intemet还不能为流媒体应用提供很好的网络传输服务，还有很多问题需要解决。本文主要针对在网络中传竣视频过程巾视频数据的错误控制闻魃进行研究，主要的研究内容如下：1．自适应的MPEG视频流前向纠错算法网络视频应用经常会受到数据丢包丢失或错误以及网络带宽资源不足的于扰。相关研究表明：在多数情况下，动态交化的网络带宽和丢包率是影晌视频流化质量豹关键因素。因此为了保证视频质量，可以采用前向纠错编码(FEC：ForwardErrorCorrection)来提高视频数据传输的可靠性：闷对为了适应网络状态的变化，发

3、送端可以调节视频数据的发送速率，并在视频源数据与FEE数据之间合理分配网络传输带宽。本文首先通过对视频流结构的分析，在充分考虑帧之间的依赖关系和帧类型的基础上提出了一种帧的解码模型；在此基础上，建立了用于在丰觅频源数据和FEC数据之闯分配网络带宽资源的优化算法。实验表明：该模型可以有效地适应网络状态的变化，并通过优化分配网络带宽资源来增加接收端接收帧的数量。2，FGS视频均等质量流化算法精细粒度扩展编码(FGS：Fine．Granularity．Scalability)由于具有报强的灵活性和较好的视频流化性能已经被MPE

4、G．4和H．26L等标准所采用。FGS一个突出的特点是可以随意裁减以适应网络带宽的变化，但是简单的裁减方法容易造成连续图象质量抖动过大，丽用户通常秀望图象质量尽可能的平滑。本文在相关研究的基础上，分别讨论了在无攒和有损条件下进行FGS编码均等质量流化的算法。本文的算法基于FGS的分致线性率失真模型和滑动窗口，在无损条件下使用二分法在当前窗口中的所有帧之间进行速率分配以实现均等质量流化：在有损条件下通过酝适应的启发式算法并结合前项纠错技术来达到同样的目的。实验结果表晴，在两种情况下，本文的算法均可以获得较好的流化效果，与对

5、比实验的结果相比连续图像质量的变化更加平滑。3．岛适应的视频流化错误控制策略在视频流化中，为了保证接收端的视频质量同时使流化系统有较高的使用效率，计算复杂度、码率和延迟是视频流化错误控制技术必须权衡的三个因素。在实际应用中龙其是在无线应用中，接受端所能允许的计算复杂度、码率和延迟往往随着外界条件而不断变化的。本文提出一种自适应的视频流化错误控制策略，即：对于某一个具体的应用，室篓妻!兰堕簦i：鲞笙笙茎：鲨塑鎏堡垒鎏塞篷鏊墼!!垫查黧!壅一⋯——不餐寝该梭据鞠飨姨惫下这三璞搔摇的龛诲毽逸择逶当瓣援菝滚纯错误控裁方察，还盛该

6、根据遗三顶指橱的允许值的变化丽动态地改变所采用的视频流化错误控制方絮。为了这裂这个强拯，嚣要准臻预测计簿复杂黢、码率髑延迟戆变化，必_l鞋：零文提出了基于颈溯的自适应视频流亿错谖控制策略，采阂基于Kalman滤波器豹预测算法，预测该三项拯标豹交他，实验结鬃袭疆，本文醵冀法可以邀萼亍毖较凇确的预测，从谣镬发送端及时调整错谈控制策略。关键谣：错误控锻藩国纠镄胃疆藏犊率穰缍羧度扩瀑缓褥率失奏摸燮翅等凌量一—————．．——。——．。．．．．—．———，——．。．．。，．．．——二!!!!!!!——．．．．．——．，—————．

7、。．．。．．———．．—————。。．—。，—．—．————～l____1_-●’—-___。_-____。______—_。。。。_。。。__。_。___。_。。1—。。。。。●__--_______。。。_。’—’’_。。。‘。。。。’’’’—”—————————一AbstractWimtherapidlydevelopmentofmultimediatechnologiesandtheprevalenceofnetwork，streamingmediaapplicationsoverIntemetespeciall

8、ythevideostreamingapplicationshavebeenwidelyappliedinthefieldssuchaseducation、research、commerceandremotemedicine，atthesametime，theincreasingtreadsarestillinten