CN102256127B - 一种多模式无线通信网络的实时视频传输系统 - Google Patents

Abstract

一种多模式无线通信技术的实时视频传输系统，摄像头模块将采集到的视频图像信息传输至含有视频处理单元与视频分发单元的视频处理与分发模，视频处理单元自适应滤波器对视频图像进行去噪、滤波，得到待传视频图像，视频分发单元将待传视频图进行分块、编码，根据动态自动分配方案由分配器根据编码序列，将编码后的视频图像数据发送到各无线通信网络对应的数传模块的缓冲器中，进行加有标识跟踪的实时视频图像传输发送，视频接收单元接收无线网络传输来的视频图像信息，采用和发送端对应编码算法解码拼装，发送回执通知视频处理与分发模块并经图像还原单元还原成视频图像，输出到视频显示终端进行显示。

Description

一种多模式无线通信网络的实时视频传输系统

技术领域

本发明涉及视频传输技术，尤其涉及一种多模式无线通信网络的实时视频传输系统，它可以动态选择无线通信网络、合理分配传输内容的编码算法，充分利用各无线通信网络资源，获得最佳的视频传输效果，实现不同网络间的融合通信。属于视频处理、图像编码、通信及计算机网络技术领域。

背景技术

为了综合利用各种无线通信网络资源和各自技术优势，目前为止，已经有很多无线通信网络视频传输的解决方案被发明和投入使用。专利公开号为：CN1758753A，名称为：《一种实时多模式无线视频监控装置及其控制方法》，该专利提出的解决方案，集WLAN、CDMA和GPRS等三种无线通信网络接口于一体，可在多种无线通信网络间智能选择某个单一无线通信网络进行实时视频传输，也可以在二种或三种无线通信网络下进行切换传输。专利公开号为：CN101204112A，名称为：《用于在多模式通信系统中进行系统选择的系统、终端、网络实体、方法和计算机程序》，该专利可同时接收来自至少两个通信网络的信号，并且基于以上通信网络各自至少一个期望服务的可用性信息来建立与该网络系统的一个通信，然后，再根据系统选定的期望服务的优先级列表，进行接下来的可用的一个期望服务，以及选择对应的一个通信网络。

以上目前的各种无线通信网络视频传输系统主要基于某种单一无线通信网络或在多种无线通信网络切换接入方式，虽然在一定程度上利用了不同无线通信网络自身的技术特点和优势，但仍未能充分发挥出各个无线通信网络的整体综合优势，在实际应用中远未达到最佳的无线视频传输效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种多模式无线通信网络的实时视频传输系统，它可以动态选择无线通信网络、实时高效视频传输。其技术方案是：一种多模式无线通信技术的实时视频传输系统，其特征是：设有摄像头模块、视频处理与分发模块、数传模块、视频接收与还原模块和视频显示终端；摄像头模块将采集到的视频图像信息传输至含有视频处理单元与视频分发单元的视频处理与分发模，视频处理单元采用已知自适应滤波器对视频图像进行去噪、滤波预处理，得到待传视频图像，视频分发单元将待传视频图像按2×2分块模式进行分块，采用国际编码标准H264编码，根据动态自动分配方案由分配器根据编码序列，按照顺序循环方式，将编码后的视频图像数据无重复的依次随机发送到各无线通信网络对应的数传模块的缓冲器中，进行加有标识跟踪的实时视频图像传输发送；视频接收与还原模块含有视频接收单元和图像还原单元，视频接收单元接收无线网络传输来的视频图像信息，采用和发送端对应H264编码算法解码拼装，发送回执通知视频处理与分发模块，同时，经图像还原单元还原成视频图像，输出到视频显示终端进行显示。 

视频处理单元对待传视频图像的某一帧进行分类编号，分别表示视频图像数据处于待传状态、传送状态及传输完毕状态，数据传输完毕，系统自动将该待传视频图像数据占用的存储器清零，依次类推，实现整个待传视频图像的传输。

视频分发单元的动态自动分配方案是：在待传视频图像数据传输过程中，0、1、2状态所代表的数据传输优先级依次递减，即系统自动将0状态数据按序列优先分配进行传送，在无0状态数据前提下，再按序列分配1状态数据在与前次不同网络进行重复传输，视频分发单元的分配器接收数传模块的发送请求，扫描待传视频图像数据：

1）找到未发送数据，为0状态；按序列进行传输，标志为在传输数据为1状态；，传输完毕标志为2状态；

2）找到在传输数据1状态，按序列进行传输，传输完毕标志为2状态；

3）一帧数据传输完毕，自动清零，进行下一帧传输，按编号递增顺序依次传输；

4）待传视频图像传输完毕，数传模块停止请求。

  视频接收单元接收判断流程：

1）当前帧，无重复，解码后拼装完毕，自动清零，转入下一帧接收；

2）当前帧，有重复，以解码后拼装完毕为准，取消该帧重复在传数据接收，自动清零，转入下一帧接收；

3）编号滞后帧，自动取消该帧数据接收，转入下一帧接收；

4）待传视频图像接收完毕。

所说数传模块集成有包括 GPRS、CDMA、WCDMA及TDCDMA通信网络。

本发明的优点和积极效果：本发明综合利用了多个无线通信网络，采用图像数据动态自动分配，实现各个无线通信网络之间融合通信（基于能力的数据传输动态自动分配方案），有效克服单个无线通信网络带宽有限、带宽波动的不足，达到大大提高视频传输效率的目的，并且从总体上节约无线通信网络资源。

附图说明

图1 是本发明系统示意图；

图2 是本发明系统视频处理与分发模块示意图；

图3 是本发明系统视频图像分发状态示意图；

图4 是本发明系统视频接收与还原模块示意图；

图5 是本发明系统视频图像接收状态示意图；

图6 是本发明系统完整流程图。

具体实施方式

参看图1、6，本发明系统由摄像头（视频捕捉）1、视频处理与分发模块2、数传模块3、视频接收与还原模块4、视频显示终端5组成。根据视频传输实际情况，可以利用已有摄像头1或在指定位置设置摄像头1，捕捉可用视频图像信息。摄像头1可以是单个也可以是阵列，摄像头1的具体型号和性能参数，根据实际需要和用途进行选择和设定。摄像头1采集到的可用视频图像信息给视频处理与分发模块2。

参看图2，视频处理与分发模块2是具有视频分块与打包分配发送功能的软件模块。被捕捉的视频图像由视频处理单元6的成熟技术对捕捉的可用视频图像进行去噪、过滤等预处理，得到待传视频图像，视频分发单元7的分块器，将得到的待传视频图像的每一帧进行分块（M×N分块，M、N为可调参数，取2×2），然后，对分块后的视频图像进行编码（如H263, H264）打包，分配器根据编码序列，按照顺序循环方式，将编码后的视频图像数据无重复的依次随机发送到各无线通信网络对应的数传模块的缓冲器中，进行实时视频图像传输，根据应答系统判断传输状态。通过视频处理与分发模块2，能同时综合利用现有多个无线通信网络资源，根据实际网络情况，自动为待传输的视频内容灵活选择合适的传输通道，即能同时选择一个到多个通信网络进行不重复传输，达到各个通信网络在不同地域、不同自然环境和干扰等情况下的优势互补。

数传模块3与各（多个）通信网络进行应答，分配给待传输的各无线通信网络，并加以标识、跟踪（状态），接收回执，直至正确无误的传输完毕。通过各无线通信网络发送。数传模块3集成了当前广泛使用的几种无线通信网络： GPRS、CDMA、WCDMA、TDCDMA等。该模块利用现有成熟通信系统，实现视频图像的实时传输（图1）。

图3是本发明系统视频图像分发状态示意图。图中ID： XXXXX001代表待传视频图像的某一帧，即其在该待传视频图像中的序列编号，0代表该部分视频图像数据处于待传状态，1代表该部分视频图像数据处于传送状态，2代表该部分视频图像数据处于传输完毕状态。图3A表示待传视频图像的第XXXXX001帧数据处于待传状态；图3B表示待传视频图像的第XXXXX001帧数据处于开始传输状态；图3C表示待传视频图像的第XXXXX001帧数据处于传输状态，且已有部分传递完毕（2标识部分）；图3D与图3E表示待传视频图像的第XXXXX001帧数据处于传输渐进状态，且待传数据明显减少（0标识部分），传输完毕的数据逐渐增多（2标识部分）；图3F表示待传视频图像的第XXXXX001帧数据传输完毕，系统自动将该待传视频图像数据占用的存储器清零，依次类推，实现整个待传视频图像的传输，整个待传视频图像传输完毕。

动态自动分配方案：

在待传视频图像数据传输过程中，0、1、2状态所代表的数据传输优先级依次递减，即系统自动将0状态数据按序列优先分配进行传送，在无0状态数据前提下，再按序列分配1状态数据在与前次不同网络进行重复传输。

分配器分配任务流程：

视频分发单元6的分配器接收数传模块3的发送请求，扫描待传视频图像数据：

1）找到未发送数据（0状态），按序列进行传输，标志为在传输数据（1状态），传输完毕标志为2状态；

2）找到在传输数据（1状态），按序列进行传输，传输完毕标志为2状态；

3）一帧数据传输完毕（图3F），自动清零，进行下一帧传输，按编号递增顺序依次传输；

4）待传视频图像传输完毕，数传模块停止请求。

参看图4，视频接收与还原模块4是具有视频图像接收、解码、拼装与还原功能的软件模块。接收各无线通信网络传输来的视频数据，通过软件算法实现视频图像的再现。接收数传模块3的数据，经视频接收单元8进行解码（和发送端对应的算法，如H264）与拼装，发送回执通知视频处理与分发模块2，再经图像还原单元9输出到显示终端5。

解码与拼装流程：

视频接收单元8接收数传模块3传输来的视频图像数据，判断：

1）当前帧，无重复，解码后拼装完毕，自动清零，转入下一帧接收；

2）当前帧，有重复，以解码后拼装完毕为准，取消该帧重复在传数据接收，自动清零，转入下一帧接收；

3）编号滞后帧，自动取消该帧数据接收，转入下一帧接收；

4）待传视频图像接收完毕。

图5 是本发明系统视频图像接收状态示意图。与视频图像分发状态相对应，图中ID:  XXXXX001代表已接收的待传视频图像的某一帧， 0代表处于待接收状态， 1代表已接收数据状态。图6A表示对应待传视频图像的第XXXXX001帧数据的待接收状态；图6B与图6C表示待传视频图像的第XXXXX001帧数据处于接收渐进状态，且待接收数据明显减少（0标识部分），已接收的数据逐渐增多（1标识部分）；图6D表示待传视频图像的第XXXXX001帧数据接收完毕，系统自动将该帧数据占用的存储器清零，重新初始化，准备接收下一帧视频图像，依次类推，实现整个待传视频图像的接收，整个待传视频图像接收完毕。

Claims (3)

1.一种多模式无线通信技术的实时视频传输系统，其特征是：设有摄像头模块、视频处理与分发模块、数传模块、视频接收与还原模块和视频显示终端；摄像头模块将采集到的视频图像信息传输至含有视频处理单元与视频分发单元的视频处理与分发模，视频处理单元采用已知自适应滤波器对视频图像进行去噪、滤波预处理，得到待传视频图像，视频分发单元将待传视频图像按2×2分块模式进行分块，采用国际编码标准H264编码，根据动态自动分配方案由分配器根据编码序列，按照顺序循环方式，将编码后的视频图像数据无重复的依次随机发送到各无线通信网络对应的数传模块的缓冲器中，进行加有标识跟踪的实时视频图像传输发送；视频接收与还原模块含有视频接收单元和图像还原单元，视频接收单元接收无线网络传输来的视频图像信息，采用和发送端对应H264编码算法解码拼装，发送回执通知视频处理与分发模块，同时，经图像还原单元还原成视频图像，输出到视频显示终端进行显示；

视频处理单元对待传视频图像的某一帧进行分类编号，分别表示视频图像数据处于待传状态、传送状态及传输完毕状态，数据传输完毕，系统自动将该待传视频图像数据占用的存储器清零，依次类推，实现整个待传视频图像的传输；

视频分发单元的动态自动分配方案是：在待传视频图像数据传输过程中，0、1、2状态所代表的数据传输优先级依次递减，即系统自动将0状态数据按序列优先分配进行传送，在无0状态数据前提下，再按序列分配1状态数据在与前次不同网络进行重复传输，视频分发单元的分配器接收数传模块的发送请求，扫描待传视频图像数据：

1）找到未发送数据，为0状态；按序列进行传输，标志为在传输数据为1状态；传输完毕标志为2状态；

2）找到在传输数据1状态，按序列进行传输，传输完毕标志为2状态；

3）一帧数据传输完毕，自动清零，进行下一帧传输，按编号递增顺序依次传输；

4）待传视频图像传输完毕，数传模块停止请求。

2.根据权利要求1所述的多模式无线通信技术的实时视频传输系统，其特征是：视频接收单元接收判断流程：

1）当前帧，无重复，解码后拼装完毕，自动清零，转入下一帧接收；

2）当前帧，有重复，以解码后拼装完毕为准，取消该帧重复在传数据接收，自动清零，转入下一帧接收；

3）编号滞后帧，自动取消该帧数据接收，转入下一帧接收；

4）待传视频图像接收完毕。

3.根据权利要求1所述多模式无线通信技术的实时视频传输系统，其特征是：数传模块集成有包括 GPRS、CDMA、WCDMA及TDCDMA通信网络。 

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