無線環(huán)境下基于視頻內(nèi)容感知的調度技術研究.pdf

1、隨著無線通信技術和視頻編碼技術的進步，無線視頻通信技術獲得了前所未有的飛速發(fā)展，無線視頻通信應用已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)上最具潛力的殺手級應用之一。但是，無線信道的時變、衰落特性和有限帶寬限制，以及現(xiàn)有編碼標準普遍采用預測編碼等混合編碼技術，這都使得無線視頻傳輸面臨分組丟失以及錯誤擴散等導致視頻質量降低的問題。本文對基于視頻內(nèi)容感知的無線調度技術進行了研究，由于分組交換網(wǎng)絡中視頻數(shù)據(jù)被封裝成分組進行傳輸，本文以視頻分組的重要性衡量作為內(nèi)容感知的基

2、礎，從分組打包策略以及調度技術優(yōu)化這兩個方面開展研究工作，在這些工作中強調考慮視頻的內(nèi)容特性，以便更有效地在不同重要性的視頻數(shù)據(jù)之間合理分配資源，從而改善視頻傳輸質量。
　　 首先，考慮到編碼后的視頻通常根據(jù)需要劃分成若干合適大小的分組進行傳輸，而前人提出的基于視頻幀級別的失真衡量方法雖然計算簡單，但是僅根據(jù)視頻幀類型或者視頻幀在圖像組所處的位置來賦予視頻幀的重要性，無法區(qū)分屬于同一幀的分組可能具有不同的重要性。而基于像素級別視

3、頻失真度量方法，如ROPE等方法，需要在像素域進行遞歸計算，復雜度較高。本文提出了一種分組級別傳輸失真衡量模型。通過分析分組丟失造成的失真隨著運動預測路徑在時域和空域的擴散，模型利用運動參考率和瞬時失真來估計分組丟失引起的總傳輸失真。該衡量模型能夠比較準確地反映出不同視頻分組的傳輸失真和重要性，計算時所需要的參數(shù)可以直接在編碼過程中提取，計算復雜度較低并且更加適用于當前的無線分組網(wǎng)絡。
　　 其次，除了預測編碼引起錯誤擴散會加重

4、分組丟失所造成的視頻失真之外，分組大小和封裝方式等也會影響到視頻失真，本文研究了H.264視頻分組的封裝方式和大小對視頻失真的影響，提出了一種基于內(nèi)容感知的分組打包策略來增強已編碼的H.264視頻流在帶寬受限、易錯的無線信道下的傳輸性能。推導出了在不同碼率和信道誤比特率下，使得加權實際吞吐量最大的不同優(yōu)先級分組的最優(yōu)大小。該分組打包策略模型簡單，具有較好的實用性，仿真結果表明基于內(nèi)容感知的分組打包策略相比內(nèi)容無關的組包策略最高有5.2d

5、B的平均PSNR增益，最低也有0.8dB的平均PSNR增益。
　　 最后，借助于分組級別的視頻傳輸失真模型，研究了下行無線信道視頻分組調度優(yōu)化技術，通過基于視頻內(nèi)容感知的原則對視頻流進行更為有效的調度。本文研究了無線環(huán)境下多用戶視頻流的調度問題，在充分考慮不同視頻分組重要性和時延約束的基礎上，結合下行無線信道的時變特征和資源分配上的靈活性，提出了一種基于梯度的失真和時限感知調度算法。實驗結果表明本文所提出的算法相比傳統(tǒng)的內(nèi)容無關