CN101990087A - 无线视频监控系统及根据网络状态动态调整码流的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线视频监控系统及根据网络状态动态调整码流的方法，所述方法包括：在所述无线视频监控系统进行传输实时视频数据的过程中，所述移动视频接入单元在将从固网视频监控系统传输来的视频数据转发给移动终端之前进行以下处理：根据所述移动终端上报的视频数据的丢包率，相适应地调整所述视频数据的关键帧间隔和码率。采用本发明，可以让手机端在任何状态的网络环境中流畅播放实时视频数据。

Description

无线视频监控系统及根据网络状态动态调整码流的方法

技术领域

本发明涉及移动视频监控领域，尤其涉及一种无线视频监控系统以及根据网络状态动态调整码流的方法。

背景技术

请参阅图1，该图给出了无线视频监控系统的构成示意图。图1所示的无线视频监控系统是在已有的固网视频监控系统扩展而来，在原有的固网视频监控系统中，新加了一个移动视频接入单元12的服务器，该服务器接收来自手机端11的实时视频浏览请求，并向固网视频监控系统13请求实时视频数据，在接收到视频数据后将其转发给手机端11。

图2给出了无线视频监控系统相关协议构成示意图。移动视频接入单元与手机端的会话协商采用实时流传输协议(Real Time Streaming Protocol，简称RTSP)，通过TCP，IP实现双方的交互；实时视频数据采用实时传送协议(Real-time Transport Protocol，简称RTP)进行传输。同时，手机端在接收视频数据的同时，会通过网络实时传输控制协议(Real-time Transport Control Protocol，简称RTCP)，周期性向移动视频接入单元上报其接收到的RTP视频数据的丢包率。视频数据可以是H264的码流，也可以是MPEG4的码流，无论哪种码流，都是在从固网视频监控系统中就已经封装好通过RTP方式进行传输的，移动视频接入单元只是负责将数据透传。

正是由于移动视频接入单元只是简单地将数据透传，当无线网络的状态不太好的时候，若网络中的RTP数据产生丢包，手机端看到实时视频画面会很不流畅，当丢包比较严重时，手机端基本上就无法看视频。

专利号CN200510036939.4提出了一种根据丢包率调节帧速率的解决方法，该方法为了保证图像质量，在网络丢包的情况下，采用减少帧速率的方法。这种方法仅适用于该专利中提到的点播系统，并不适用于无线视频监控系统，这是因为在无线视频监控系统中，固网视频监控系统的前端设备发送过来的码流本身的帧率就很小，减少的空间已经相当小；因而有必要提出一种新的解决方案，以使手机端的视频画面保持流畅。

发明内容

本发明的目的在于提供一种根据网络状态动态调整码流的方法以及一种无线视频监控系统，在保证较强的实时性的前提下实现在较差的网络状态下手机端能够流畅地播放视频画面；

本发明实施例是这样实现的，

一种根据网络状态动态调整码流的方法，应用于无线视频监控系统，该无线视频监控系统包括移动终端、移动视频接入单元以及固网视频监控系统，所述方法包括：

在所述无线视频监控系统进行传输实时视频数据的过程中，所述移动视频接入单元在将从固网视频监控系统传输来的视频数据转发给移动终端之前进行以下处理：根据所述移动终端上报的视频数据的丢包率，相适应地调整所述视频数据的关键帧间隔和码率。

上述方法中，所述关键帧间隔和码率的调整方法为：在所述丢包率增高时，同时减小所述关键帧间隔和码率；在所述丢包率减小时，同时增大所述关键帧间隔和码率。

上述方法还包括：设置视频数据的丢包率分别与关键帧间隔以及码率的映射关系表；在对所述关键帧间隔和码率进行调整时，按照该映射关系表进行相应调整。

上述方法中，所述视频数据为H264码流或者MPEG4码流。

上述方法中，所述移动终端按照网络实时传输控制协议周期性地向所述移动视频接入单元上报视频数据的丢包率。

上述方法中，所述移动视频接入单元与移动终端采用实时传送协议进行视频数据的传输。

一种无线视频监控系统，包括移动终端、移动视频接入单元以及固网视频监控系统，

所述移动终端，用于向移动视频接入单元发送实时视频浏览请求，接收移动视频单元返回的视频数据，并周期性地向移动视频单元上报其接收到的视频数据的丢包率；

所述移动视频接入单元，用于在接收到实时视频浏览请求时向固网视频监控系统请求实时视频数据，并在接收到固网视频监控系统传输来的视频数据后转发给移动终端；

所述移动视频接入单元还用于在将视频数据转发给移动终端之前，根据所述丢包率，相适应地调整所述视频数据的关键帧间隔和码率。

上述无线视频监控系统中，所述移动视频接入单元包括：

参数设置单元，用于设置目标码流的参数，且在所述丢包率增高时同时减小其中的关键帧间隔参数和码率参数，在所述丢包率减小时同时增加其中的关键帧间隔参数和码率参数；

转码单元，用于在所述视频数据转发给移动终端之前，根据所述目标码流的参数对所述视频数据进行转换编码处理。

上述无线视频监控系统中，所述参数设置单元还用于设置视频数据的丢包率分别与关键帧间隔以及码率的映射关系表，为目标码流的参数调整提供依据。

上述无线视频监控系统中，所述转码单元包括：

解码模块，用于对视频数据进行解码；以及，

编码模块，用于按照所述目标码流的参数对解码后的视频数据进行重新编码。

本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于：

本发明采用调整关键帧的间隔和码率的方法实现视频数据的自适应调整：

在网络状态变差时，减少关键帧间隔，可以增加关键帧的数量，减少关键帧的丢失率，提高手机端解码的效率，保证图像的流畅性；而减少码率大小，则直接可以减少对当前网络带宽的要求，适应当前网络状态变差，带宽变差的环境；

在网络状态变好时，增加关键帧间隔，可以慢慢恢复到正常的关键帧间隔，可以在符合当前网络环境的情况下，同时提高画面质量；而适当增加码率大小，则可以满足当前网络带宽的情况下，让画面质量更好。

因而，采用本发明，可以让手机端在任何状态的网络环境中流畅播放实时视频数据。

附图说明

图1是现有的无线视频监控系统的构成示意图。

图2是无线视频监控系统相关协议的构成示意图。

图3是本发明实施例提供的无线视频监控系统的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的移动视频接入单元在检测到当前一段时间内平均丢包率后对码流进行调整的流程图。

具体实施方式

本发明的核心思想在于：手机端根据RTCP协议将RTP视频数据的丢包率上传给移动视频接入单元，移动视频接入单元根据丢包率的情况对从固网视频监控系统传输过来的视频数据的关键帧间隔及码率大小进行调整，实现码流发送的自适应改变，保证不同无线网络条件下实时视频数据的流畅播放。

关键帧是帧间压缩编码里的重要帧，也叫I帧，如果I帧间隔设置过大，在必须要用到I帧的场合就可能被迫用B/P帧来代替，而一旦I帧在传输过程中丢失，那么解码时依赖该I帧的B帧和P帧即使可以收到也都无效，无法进行解码。在丢包率高的时候，减少关键帧的间隔，同时控制码率大小，可以增加I帧的数量，减小I帧的网络传输的丢失率，码率大小的控制可以适应网络条件变差的情况，满足视频监控中实时性要求高的特点。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例中，表1是依据本发明所提供的方法，结合实验室中的测试数据，得出的丢包率分别与关键帧间隔以及码率的映射关系表：

表1

如表1所示，关键帧间隔是根据丢包率的大小，划定几个区间，当丢包率处于某一个区间时，则采用这个区间的关键帧间隔。码率大小则是根据丢包率的百分比，将码率大小降至源码率的某一个百分比，这个百分比是用1减去丢包率的百分比算出来的，例如当前的丢包率为15％，则码率大小则变为源码率的85％。码率大小的最大值就是源码率的大小，这里说的源码率就是移动视频接入单元从固网视频监控系统中获取的实时视频数据的码率大小。

当丢包率逐渐增高的时候，移动视频接入单元会定期检查手机端上报来的丢包率，丢包率增高，意味着当前的网络状态变差，移动视频接入单元回会判断当前的丢包率是属于哪个区间，按照映射关系表对关键帧间隔进行调整，同时调整码率大小。这种情况下，需要减少关键帧间隔，同时减少码率大小。

减少关键帧间隔，可以增加关键帧的数量，减少关键帧的丢失率，提高手机端解码的效率，保证图像的流畅性；而减少码率大小，则直接可以减少对当前网络带宽的要求，适应当前网络状态变差，带宽变差的环境。

当丢包率逐渐降低的时候，移动视频接入单元会定期检查手机端上报来的丢包率，丢包率降低，意味着当前的网络状态变好，移动视频接入单元会判断当前的丢包率是属于哪个区间，按照映射关系表对关键帧间隔进行调整，同时调整码率大小。这种情况下，需要增加关键帧间隔，同时增加码率大小。

增加关键帧间隔，可以慢慢恢复到正常的关键帧间隔，可以在符合当前网络环境的情况下，同时提高画面质量；而适当增加码率大小，则可以满足当前网络带宽的情况下，让画面质量更好。

如表1所示，当丢包率在0％的时候，即没有丢包，关键帧间隔在6秒，码率大小为源码率大小；随着丢包率增加，关键帧间隔在不断减小，码率大小当然也在随之减少，当丢包率大于86％时，关键帧间隔为1秒，码率大小经过计算只有源码率的14％，这种是属于最极端的情况了。

图3给出了本实施例中无线视频监控系统的结构，包括手机端31、移动视频接入单元32、固网视频监控系统33，其中移动视频接入单元32的结构包括：

参数设置单元321，用于设置目标码流的参数、以及视频数据的丢包率、关键帧间隔以及码率的映射关系表；还用于根据映射关系表，在丢包率增高时同时减小其中的关键帧间隔参数和码率参数，在丢包率减小时同时增加其中的关键帧间隔参数和码率参数；以及

转码单元322，用于在将从固网视频监控系统33传输来的视频数据转发给手机端31之前，根据当前目标码流的参数对该视频数据进行转换编码处理。

其中，转码单元322又由对视频数据进行解码的解码模块3221、按照当前设定的目标码流的参数对解码后的视频数据进行重新编码的编码模块3222。

图4给出了移动视频接入单元在检测到当前一段时间内平均丢包率后对关键帧间隔以及码率进行调整的流程，包括以下步骤：

401、检测手机端最新上报的当前一段时间内的丢包率。

402、按照映射关系表，获取与上述丢包率相对应的关键帧间隔以及码率，据此设定当前目标码流的参数。

403、在接收到来自固网视频监控系统传输来的视频数据时，先对该数据进行解码，再根据步骤402中设定的目标码流的参数对解码后的视频数据进行编码，之后将编码后的视频数据发送给手机端。

这样，可以让手机端在任何状态的网络环境中，通过灵活调整关键帧间隔和码率大小，实现实时视频数据的流畅播放。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种根据网络状态动态调整码流的方法，应用于无线视频监控系统，该无线视频监控系统包括移动终端、移动视频接入单元以及固网视频监控系统，其特征在于，所述方法包括：

在所述无线视频监控系统进行传输实时视频数据的过程中，所述移动视频接入单元在将从固网视频监控系统传输来的视频数据转发给移动终端之前进行以下处理：根据所述移动终端上报的视频数据的丢包率，相适应地调整所述视频数据的关键帧间隔和码率。

2.如权利要求1所述的根据网络状态动态调整码流的方法，其特征在于，所述关键帧间隔和码率的调整方法为：在所述丢包率增高时，同时减小所述关键帧间隔和码率；在所述丢包率减小时，同时增大所述关键帧间隔和码率。

3.如权利要求2所述的根据网络状态动态调整码流的方法，其特征在于，所述方法还包括：

设置视频数据的丢包率分别与关键帧间隔以及码率的映射关系表；在对所述关键帧间隔和码率进行调整时，按照该映射关系表进行相应调整。

4.如权利要求1所述的根据网络状态动态调整码流的方法，其特征在于，所述视频数据为H264码流或者MPEG4码流。

5.如权利要求1所述的根据网络状态动态调整码流的方法，其特征在于，所述移动终端按照网络实时传输控制协议周期性地向所述移动视频接入单元上报视频数据的丢包率。

6.如权利要求1所述的根据网络状态动态调整码流的方法，其特征在于，所述移动视频接入单元与移动终端采用实时传送协议进行视频数据的传输。

7.一种无线视频监控系统，包括移动终端、移动视频接入单元以及固网视频监控系统，

所述移动终端，用于向移动视频接入单元发送实时视频浏览请求，接收移动视频单元返回的视频数据，并周期性地向移动视频单元上报其接收到的视频数据的丢包率；

所述移动视频接入单元，用于在接收到实时视频浏览请求时向固网视频监控系统请求实时视频数据，并在接收到固网视频监控系统传输来的视频数据后转发给移动终端；

其特征在于，所述移动视频接入单元还用于在将视频数据转发给移动终端之前，根据所述丢包率，相适应地调整所述视频数据的关键帧间隔和码率。

8.如权利要求7所述的无线视频监控系统，其特征在于，所述移动视频接入单元包括：

参数设置单元，用于设置目标码流的参数，且在所述丢包率增高时同时减小其中的关键帧间隔参数和码率参数，在所述丢包率减小时同时增加其中的关键帧间隔参数和码率参数；

转码单元，用于在所述视频数据转发给移动终端之前，根据所述目标码流的参数对所述视频数据进行转换编码处理。

9.如权利要求8所述的无线视频监控系统，其特征在于，所述参数设置单元还用于设置视频数据的丢包率分别与关键帧间隔以及码率的映射关系表，为目标码流的参数调整提供依据。

10.如权利要求8所述的无线视频监控系统，其特征在于，所述转码单元包括：

解码模块，用于对视频数据进行解码；以及，

编码模块，用于按照所述目标码流的参数对解码后的视频数据进行重新编码。

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