CN112822488B - 基于块重组的视频编解码系统、方法、装置、终端及介质 - Google Patents

基于块重组的视频编解码系统、方法、装置、终端及介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供基于块重组的视频编解码系统、方法、装置、终端及介质，通过改变视频数据块的装包顺序，减少数据块之间的错误传播，可减少网络传输中数据包损坏和丢失对视频质量的损害；在相同的丢包率的情况下：客观上，多数情况下接收端还原出的视频画面的平均峰值信噪比数值更高；主观上，视频画面中的缺损区域面积更小，且由大面积条带状缺损转化为零散小块缺损。由于本发明是在现有的视频编解码算法的基础上添加新的步骤得到的，该方法应用范围广泛，不限于某种特定的视频编解码算法，符合互联网视频编码标准的视频编解码算法均可运用本发明改善其效果。由于本发明通过数据块之间的重新排序起到抗误码作用，不添加冗余信息，节省网络传输容量。

Description

基于块重组的视频编解码系统、方法、装置、终端及介质
技术领域
本发明涉及视频处理技术领域，特别是涉及基于块重组的视频编解码系统、方法、装置、终端及介质。
背景技术
近年来，移动互联网中的视频内容越来越多，由于原始视频画面数据量极大，必须经过视频压缩编码才能在计算机存储介质上存储或在网络中传输，接收端经过相应的解码操作还原出原始的视频画面。
现有的视频编码算法中大量地考虑了视频各部分画面之间的关联，因此编码后得到的数据块之间也具有较强的依赖性。其中，在编码中具有依赖性的一系列连续的视频画面构成一个图像组(Group of Pictures,GOP)。解码算法在解码某个数据块时，要求其前置数据块均已正确取得并解码，才能顺利还原出相应位置的视频画面，否则视频解码算法将自动使用一些替代信息对于缺失信息进行填补，导致最终还原得到的视频画面与原始视频画面不一致，有缺损部分。在网络传输，尤其是无线网络中，网络传输的容量是不稳定的，同时网络传输存在一定的误码率，不可避免地会带来一些数据块的信息错误或丢失。由于数据丢失的最小单位为包，而一个包中包含了多个数据块的信息，不同的数据块装包策略会导致在正确传输的包比例相同时，可解码块的比例产生巨大的差距。现有的视频编解码系统中仅将所有数据包依次装入包中并发送，这样做会导致大量正确到达的包由于其他误码包中的前置数据块无法正确解码而被丢弃，大幅降低了网络有数据丢失的情况下视频画面的质量。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供基于块重组的视频编解码系统、方法、装置、终端及介质，用于解决现有技术中因网络数据丢失而大幅降低视频画面质量的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第一方面提供一种基于块重组的抗误码视频编解码系统，包括：编码单元，用于从外部获取视频画面；将获取到的视频画面划分为预设尺寸的像素块；使用符合互联网视频编码标准的编码算法对划分后的像素块进行编码得到相应的编码数据块；检索编码数据块之间的依赖关系，并据以构建相应的依赖关系图；根据预设顺序规则调整编码数据块之间的相对顺序，并按照新调整的顺序将编码数据块组装成可传输数据包；将所述可传输数据包通过网络向外传输；重复上述步骤，直至完成所有视频画面的编码任务；解码单元，用于获取所述编码单元处理的视频数据包，解包提取其中的各个数据块；根据编码数据块之间的依赖关系图对编码数据块进行排序，将其顺序还原为标准顺序，并利用符合互联网视频编码标准的解码算法进行识别并解码，还原视频画面内容；对还原得到的各部分视频画面组合成完整的视频画面并进行显示；重复上述步骤，直至完成所有视频画面的解码任务。
于本发明的第一方面的一些实施例中，所述依赖关系图表示为G＝<V,E>；其中，V中任一节点v_i抽象描述一个数据块，任一有向边<v_i,v_j>描述v_j的解码依赖于前置数据块v_j。
于本发明的第一方面的一些实施例中，所述编码单元使用符合互联网视频编码标准的编码算法对划分后的像素块进行编码得到相应的编码数据块，包括：对视频画面进行帧内预测编码和帧间预测编码；对预测编码后的视频画面进行离散余弦变化处理；对提取出的视频画面中不同频率的分量进行量化，及对上述分量的数值取近似值，并用有限位二进制数字表示；对量化后的视频画面进行熵编码。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第二方面提供一种基于块重组的抗误码视频编码方法，包括：从外部获取视频画面；将获取到的视频画面划分为预设尺寸的像素块；使用符合互联网视频编码标准的编码算法对划分后的像素块进行编码得到相应的编码数据块；检索编码数据块之间的依赖关系，并据以构建相应的依赖关系图；根据预设顺序规则调整编码数据块之间的相对顺序，并按照新调整的顺序将编码数据块组装成可传输数据包；将所述可传输数据包通过网络向外传输；重复上述步骤，直至完成所有视频画面的编码。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第三方面提供一种基于块重组的抗误码视频解码方法，包括：获取经过编码处理的视频数据包，解包提取其中的各个数据块；根据预先构建的编码数据块之间的依赖关系图对编码数据块进行排序，将其顺序还原为标准顺序，并利用符合互联网视频编码标准的解码算法进行识别并解码，还原视频画面内容；对还原后的各部分视频画面组合成完整的视频画面并进行显示；重复上述所有步骤，直至完成所有视频画面的解码。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第四方面提供一种基于块重组的抗误码视频编码装置，包括：视频编码模块，用于从外部获取视频画面；将获取到的视频画面划分为预设尺寸的像素块；使用符合互联网视频编码标准的编码算法对划分后的像素块进行编码得到相应的编码数据块；依赖信息处理模块，用于检索编码数据块之间的依赖关系，并据以构建相应的依赖关系图；视频分片重组和组包模块，用于根据预设顺序规则调整编码数据块之间的相对顺序，并按照新调整的顺序将编码数据块组装成可传输数据包；传输模块，用于将所述可传输数据包通过网络向外传输。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第五方面提供一种基于块重组的抗误码视频解码装置，包括：视频接收模块，用于通过IP网络接收由编码装置传输的视频数据包，并将其还原成可以被FFmpeg视频编解码套件解码的标准视频码流，并存储至磁盘文件；视频解码模块用于调用FFmpeg视频编解码套件解码视频接收模块接收的视频码流。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第六方面提供一种应用于直播的抗误码视频编解码系统，包括：视频直播服务端，包括视频录制模块、视频编码模块以及网络直播服务模块；所述视频录制模块用于录制视频画面；所述视频编码模块用于根据用户需要选用H.264或者HEVC视频编码，以图像组为单位编码视频画面并产生相应的编码数据块，在编码的同时检索数据块之间的依赖关系并构建依赖关系图，再根据用户提供的重组规则，重组数据块组成可通过网络传输的数据包；所述网络直播服务模块用于获取视频编码器产生的数据包并通过IP网络使用UDP协议将其传输给视频直播客户端；所述视频直播客户端，包括解码模块和视频播放用户界面模块；所述视频解码模块用于从IP网络接收数据包后对数据包解包并获取其中的数据块，然后对数据块排序还原为标准顺序，再执行相应的解码算法得到视频画面；所述视频播放用户界面模块用于在屏幕上呈现视频解码器解码得到的视频画面。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第七方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有第一计算机程序和/或第二计算机程序，所述第一计算机程序被处理器执行时实现所述基于块重组的抗误码视频编码方法；所述第二计算机程序被处理器执行时实现所述基于块重组的抗误码视频解码方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第八方面提供一种编码终端，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行所述基于块重组的抗误码视频编码方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第九方面提供一种解码终端，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行所述基于块重组的抗误码视频解码方法。
如上所述，本发明的基于块重组的视频编解码系统、方法、装置、终端及介质，具有以下有益效果：(1)通过改变视频数据块的装包顺序，减少数据块之间的错误传播，可减少网络传输中数据包损坏和丢失对视频质量的损害；在相同的丢包率的情况下：客观上，多数情况下接收端还原出的视频画面的平均峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio,PSNR)数值更高；主观上，视频画面中的缺损区域面积更小，且大体上由大面积条带状缺损转化为零散小块缺损。(2)由于该系统及其方法是在现有的视频编解码算法的基础上添加新的步骤得到的，该方法应用范围广泛，不限于某种特定的视频编解码算法，符合互联网视频编码标准的视频编解码算法均可运用本发明改善其效果。(3)由于该系统及其方法通过数据块之间的重新排序起到抗误码作用，不添加冗余信息，节省网络传输容量。
附图说明
图1A显示为现有技术中某视频的编解码示意图。
图1B显示为现有技术中某视频的编解码示意图。
图2显示为本发明一实施例中基于块重组的抗误码视频编解码系统的结构示意图。
图3显示为本发明一实施例中基于块重组的抗误码视频编解码系统的运作流程示意图。
图4显示为本发明一实施例中编码装置的结构示意图。
图5显示为本发明一实施例中解码装置的结构示意图。
图6显示为本发明一实施例中基于块重组的抗误码视频编解码系统的结构示意图。
图7显示为本发明一实施例中应用于直播的抗误码视频编解码系统的结构示意图。
图8显示为本发明一实施例中基于块重组的抗误码视频编码方法的流程示意图。
图9显示为本发明一实施例中基于块重组的抗误码视频解码方法的流程示意图。
图10显示为本发明一实施例中编码终端的结构示意图。
图11显示为本发明一实施例中解码终端的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本发明的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本发明的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本发明的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本发明。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
为便于本领域技术人员理解，现对现有技术中的视频编解码系统做详细的解释说明。现有的视频编解码系统一般由编码端和解码端两个部分组成，编码端和解码端在不同的计算机设备上执行编码和解码算法。
然而，现有的视频编码算法中大量地考虑了视频各部分画面之间的关联，因此编码后得到的数据块之间也具有较强的依赖性。图1A为一个示例，某视频的局部画面经过编码后产生四个数据块001、数据块002、数据块011、数据块012，其中数据块011和数据块012分别有前置数据块001和数据块002。若将数据块001和数据块002装入同一个包中，数据块011和数据块012装入另一个包中，一旦前一个包丢失，这四个数据块均无法正确解码，相应视频局部画面将完全缺损；若将数据块001和数据块011装入同一个包中，数据块002和数据块012装入另一个包中(如图1B所示)，则这两个包的丢失互不影响。但现有的视频编解码系统不支持此种数据块的顺序调整，仅按照固定的顺序将数据块装入包中，不能针对这种情况做出有效调整。
有鉴于此，本发明提出基于块重组的抗误码视频编解码系统、方法、终端和介质，旨在进行视频编码时可根据用户指定的规则对数据块进行重组，从而在视频传输中数据块出现损坏和丢失时最大程度地抑制视频图像的受影响范围，并在解码时根据重组规则逆向操作，以将每个块恢复至其原始位置，使其能够正确地由符合互联网视频编码标准的视频解码器解码。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
如图2所示，展示了本发明一实施例中基于块重组的抗误码视频编解码系统的结构示意图。本实施例中基于块重组的抗误码视频编解码系统包括编码单元21和解码单元22，编码单元21和解码单元22分别运行于不同的计算机设备，并分别执行相应的编码处理方法和解码处理方法。
在本实施例中，编码单元21所执行的视频编码处理方法的流程如下：
步骤(1)从外部获取视频画面。
步骤(2)将获取到的视频画面划分为预设尺寸的像素块，例如4×4、8×8、16×16、32×32或其它大小的像素块。
步骤(3)使用符合互联网视频编码标准的编码算法对划分后的像素块进行编码得到相应的编码数据块。应理解的是，ITU-T与ISO/IEC是指定视频编码标准的量大组织，ITU-T的标准包括H.261、H.263、H.264，两个组织也共同制定了一些标准，例如H.262标准等同于MPEG-2的视频编码标准，H.264标准则被纳入MPEG-4的第10部分。数据块在不同的编码算法中有不同的定义和称呼，例如在H.264中被称为宏块(Macroblock)，在HEVC中被称为编码树单元(CTU)和编码单元(CU)。
视频编码算法一般包含如下步骤：(a)对视频画面进行帧内预测编码和帧间预测编码。进一步地，为了减小数据量，可利用一帧画面内部或相邻帧之间的相似性，只编码差异信息。(b)对预测编码后的视频画面进行离散余弦变化(Discrete Cosine Transform,DCT)，据以提取视频画面中不同频率的分量，以便进行进一步的处理。(c)对提取出的视频画面中不同频率的分量进行量化，及对上述分量的数值取近似值，并用有限位二进制数字表示。(d)对量化后的视频画面进行熵编码，以进一步减少数据量。所述熵编码是一种广泛应用于各种类型的数据的无损压缩方法。
步骤(4)检索编码数据块之间的依赖关系，并据以构建相应的依赖关系图。其中，编码数据块之间的依赖关系是在视频编码的预测编码阶段确定的，通过检索视频编码器日志或解析视频码流，检索所述图像组的视频码流中所有数据块的预测模式和运动矢量信息，据以构建分片间依赖关系图。具体而言，可根据检索到的信息构建数据块依赖关系图G＝<V,E>，V中任一节点v_i抽象描述一个数据块，任一有向边<v_i,v_j>描述v_j的解码依赖于前置数据块v_j。在解码时任意两帧不存在相互依赖关系，故G可用有向无环图模型表示。
步骤(5)根据预设顺序规则调整编码数据块之间的相对顺序，并按照新调整的顺序将编码数据块组装成可传输数据包。
步骤(6)将所述可传输数据包通过网络向外传输。
步骤(7)重复上述步骤，直至完成所有视频画面的编码任务。
在本实施例中，解码单元22所执行的视频解码处理方法的流程如下：
步骤(1)获取经过编码单元21处理的视频数据包，解包提取其中的各个数据块。
步骤(2)根据编码数据块之间的依赖关系图对编码数据块进行排序，将其顺序还原为标准顺序，并利用符合互联网视频编码标准的解码算法进行识别并解码，还原视频画面内容。
步骤(3)对上述步骤中得到的各部分视频画面组合成完整的视频画面，并在显示屏上进行显示。
步骤(4)重复上述步骤，直至完成所有视频画面的解码任务。
为便于理解，现结合图3来对本发明中基于块重组的抗误码视频编解码系统的运作流程做进一步的详细说明。在图3中，左侧为编码端的运作流程，中间是用于传输数据包的网络，右侧为解码端的运作流程。
编码端所执行的流程如下：从外部获取视频画面；将获取到的视频画面划分为特定大小的像素块；对视频画面进行帧内预测编码和帧间预测编码；对预测编码后的视频画面进行DCT处理(离散余弦变化)以提取视频转中不同频率的分量；量化所提取视频画面中不同频率的分量；对量化后的视频画面进行熵编码。在进行DCT、量化、熵编码的同时，检索编码数据块之间的依赖关系，并构建依赖关系图。接着，根据预设顺序规则调整编码数据块之间的相对顺序，并按照新调整的顺序重组编码数据块。最后，组包发送至网络。
解码端所执行的流程如下：从网络接收视频数据包并解包提取其中的各个数据块。根据编码数据块之间的依赖关系图对编码数据块进行排序，将其顺序还原为标准顺序。对还原后的编码数据块进行熵解码、反量化、IDCT，然后进行帧内预测解码和帧间月解码，再组合像素块，最后组合成完整的视频画面并在显示屏上进行显示。
如图4所示，展示了本发明一实施例中编码装置的结构示意图。本实施例的编码装置400包括视频编码模块401、依赖信息处理模块402、视频分片重组和组包模块403和传输模块404。
在本实施例中，视频编码模块401是在现有HM HEVC视频编码器的基本编码算法不作改动的情况下，编码策略改动如下：(1)禁止编码树单元(Coding Tree Unit，CTU)分裂，即每个编码树单元仅包含一个编码单元(Coding Unit，CU)；(2)对于帧间预测的编码单元，固定使用2n×2n帧间预测模式，同时导出预测模式和运动矢量信息到单独的磁盘文件中；(3)采用最细力度的分片方式，即固定每个分片(Slice)仅包含一个编码树单元。依赖信息处理模块402用于导出预测模式和运动矢量信息并构建相应的依赖关系图，并存储至磁盘文件。视频分片重组和组包模块403，用于读取视频编码模块401所产生的视频码流以及依赖信息处理模块402产生的依赖关系图，对依赖关系图进行划分并重组相应的视频分片产生相应的数据包，暂存至磁盘文件。优选地，在划分操作时，可采用广度优先遍历或深度优先遍历，并将遍历序列中相邻的结点划入同一区域中。传输模块404用以读取视频分片重组和组包模块303产生的视频数据包并通过IP网络使用UDP协议传输。
如图5所示，展示了本发明一实施例中解码装置的结构示意图。本实施例的解码装置500包括视频接收模块501和视频解码模块502。
视频接收模块501通过IP网络接收由编码装置传输的视频数据包，并将其还原成可以被FFmpeg视频编解码套件解码的标准视频码流，并存储至磁盘文件。FFmpeg是一套可以用来记录、转换数字音频、视频，并能将其转化为流的开源计算机程序。采用LGPL或GPL许可证。它提供了录制、转换以及流化音视频的完整解决方案。视频解码模块502调用FFmpeg视频编解码套件解码视频接收模块401产生的视频码流。
应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，视频解码模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上视频解码模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital signal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
如图6所示，展示了本发明一实施例中基于块重组的抗误码视频编解码系统的结构示意图。本实施例中，计算机A作为编码端，计算机B作为解码端，且本实施例采用的视频画面是可从互联网上获取的AV2 Candidate Test Media(https://media.xiph.org/video/av2/)公开测试例。
步骤S601：获取测试视频并存储于计算机A中。
步骤S602：在计算机A上使用修改过的HM HEVC编码器编码上述测试视频，设置图像组大小为8帧。
步骤S603：在计算机A上运行上述依赖信息处理程序，构建视频数据块的依赖关系图。
步骤S604：在计算机A上运行上述视频分片重组和组包程序，产生待传输的视频数据包。
步骤S605：在计算机A上启动上述视频传输程序，向计算机B传输已经准备好的视频数据包；计算机A使用Linux操作系统，并使用操作系统内置的网络干扰模拟模块netem模拟状况较差的网络环境，设置丢包模式为随机丢包，丢包概率为5％；应当等待计算机B上的视频接收程序准备就绪后再开始传输；
步骤S606：在计算机B上启动视频接收程序，接收数据包，还原标准视频码流并将相应的视频码流保存至磁盘文件；
步骤S607：在计算机B上解码上一步得到的视频码流，并展示结果。
如图7所示，展示了本发明一实施例中应用于直播的抗误码视频编解码系统的结构示意图。本实施例中应用于直播的抗误码视频编解码系统具体包括视频直播服务端71和视频直播客户端72。
所述视频直播服务端71包括视频录制模块711、视频编码模块712以及网络直播服务模块713。所述视频录制模块711用于录制视频画面；视频编码模块712用于根据用户需要选用H.264或者HEVC视频编码；以图像组为单位编码视频画面并产生相应的编码数据块(H.264中为宏块，HEVC中为CTU)；在编码的同时检索数据块之间的依赖关系并构建依赖关系图，再根据用户提供的重组规则，重组数据块组成可通过网络传输的数据包。所述网络直播服务模块713用于获取视频编码器产生的数据包并通过IP网络使用UDP协议将其传输给视频直播客户端72。
视频直播客户端72包括视频解码模块721和视频播放用户界面模块722。视频解码模块721从IP网络接收上述视频直播服务端71传输的数据包后对数据包解包并获取其中的数据块，然后对数据块排序还原为标准顺序，再执行相应的解码算法得到视频画面。视频播放用户界面模块722在屏幕上呈现视频解码器解码得到的视频画面。
如图8所示，展示了本发明一实施例中基于块重组的抗误码视频编码方法的流程示意图。本实施例中的抗误码视频编码方法主要包括步骤S81～S87。
步骤S81：从外部获取视频画面。
步骤S82：将获取到的视频画面划分为预设尺寸的像素块。例如，4×4、8×8、16×16、32×32或其它大小的像素块。
步骤S83：使用符合互联网视频编码标准的编码算法对划分后的像素块进行编码得到相应的编码数据块。
应理解的是，ITU-T与ISO/IEC是指定视频编码标准的量大组织，ITU-T的标准包括H.261、H.263、H.264，两个组织也共同制定了一些标准，例如H.262标准等同于MPEG-2的视频编码标准，H.264标准则被纳入MPEG-4的第10部分。数据块在不同的编码算法中有不同的定义和称呼，例如在H.264中被称为宏块(Macroblock)，在HEVC中被称为编码树单元(CTU)和编码单元(CU)。
步骤S84：检索编码数据块之间的依赖关系，并据以构建相应的依赖关系图。
步骤S85：根据预设顺序规则调整编码数据块之间的相对顺序，并按照新调整的顺序将编码数据块组装成可传输数据包。
步骤S86：将所述可传输数据包通过网络向外传输。
步骤S87：重复上述所有步骤，直至完成所有视频画面的编码任务。
需说明的是，本实施例提供的基于块重组的抗误码视频编码方法可应用于计算机设备，例如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、智能手环、智能手表、智能头盔、智能电视、个人数字助理(Personal Digital Assistant，简称PDA)等个人电脑；也可应用于服务器，所述服务器可以根据功能、负载等多种因素布置在一个或多个实体服务器上，也可以由分布的或集中的服务器集群构成。
如图9所示，展示了本发明一实施例中基于块重组的抗误码视频解码方法的流程示意图。本实施例中的抗误码视频解码方法主要包括步骤S91～S94。
步骤S91：获取经过编码处理的视频数据包，解包提取其中的各个数据块。
步骤S92：根据预先构建的编码数据块之间的依赖关系图对编码数据块进行排序，将其顺序还原为标准顺序，并利用符合互联网视频编码标准的解码算法进行识别并解码，还原视频画面内容。
步骤S93：对还原后的各部分视频画面组合成完整的视频画面并进行显示。
步骤S94：重复上述所有步骤，直至完成所有视频画面的解码。
需说明的是，本实施例提供的基于块重组的抗误码视频解码方法可应用于计算机设备，例如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、智能手环、智能手表、智能头盔、智能电视、个人数字助理(Personal Digital Assistant，简称PDA)等个人电脑；也可应用于服务器，所述服务器可以根据功能、负载等多种因素布置在一个或多个实体服务器上，也可以由分布的或集中的服务器集群构成。
如图10所述，展示了本发明一实施例中编码终端的结构示意图。本实例提供的编码终端，包括：处理器1001、存储器1002、通信器1003；存储器1002通过系统总线与处理器1001和通信器1003连接并完成相互间的通信，存储器1002用于存储计算机程序，通信器1003用于和其他设备进行通信，处理器1001用于运行计算机程序，使电子终端执行如上基于块重组的抗误码视频编码方法的各个步骤。
上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
如图11所述，展示了本发明一实施例中解码终端的结构示意图。本实例提供的编码终端，包括：处理器1101、存储器1102、通信器1103；存储器1102通过系统总线与处理器1101和通信器1103连接并完成相互间的通信，存储器1102用于存储计算机程序，通信器1103用于和其他设备进行通信，处理器1101用于运行计算机程序，使电子终端执行如上基于块重组的抗误码视频编码方法的各个步骤。
上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有第一计算机程序和/或第二计算机程序，所述第一计算机程序被处理器执行时实现所述基于块重组的抗误码视频编码方法；所述第二计算机程序被处理器执行时实现所述基于块重组的抗误码视频解码方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
于本发明提供的实施例中，所述计算机可读写存储介质可以包括只读存储器、随机存取存储器、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读写存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。
综上所述，本发明提供基于块重组的视频编解码系统、方法、装置、终端及介质，本发明通过改变视频数据块的装包顺序，减少数据块之间的错误传播，可减少网络传输中数据包损坏和丢失对视频质量的损害；在相同的丢包率的情况下：客观上，多数情况下接收端还原出的视频画面的平均峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio,PSNR)数值更高；主观上，视频画面中的缺损区域面积更小，且大体上由大面积条带状缺损转化为零散小块缺损。由于该系统及其方法是在现有的视频编解码算法的基础上添加新的步骤得到的，该方法应用范围广泛，不限于某种特定的视频编解码算法，符合互联网视频编码标准的视频编解码算法均可运用本发明改善其效果。由于该系统及其方法通过数据块之间的重新排序起到抗误码作用，不添加冗余信息，节省网络传输容量。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于块重组的抗误码视频编解码系统，其特征在于，包括：
编码单元，用于从外部获取视频画面；将获取到的视频画面划分为预设尺寸的像素块；使用符合互联网视频编码标准的编码算法对划分后的像素块进行编码得到相应的编码数据块；检索编码数据块之间的依赖关系，并据以构建相应的依赖关系图；根据预设顺序规则调整编码数据块之间的相对顺序，并按照新调整的顺序将编码数据块组装成可传输数据包；将所述可传输数据包通过网络向外传输；重复上述步骤，直至完成所有视频画面的编码任务；编码数据块之间的依赖关系是在视频编码的预测编码阶段确定的；根据检索到的信息构建数据块依赖关系图G＝<V,E>，V中任一节点v_i抽象描述一个数据块，任一有向边<v_i,v_j>描述v_j的解码依赖于前置数据块v_j；使用有向无环图模型表示G，在解码时任意两帧不存在相互依赖关系；
解码单元，用于获取所述编码单元处理的视频数据包，解包提取其中的各个数据块；根据编码数据块之间的依赖关系图对编码数据块进行排序，将其顺序还原为标准顺序，并利用符合互联网视频编码标准的解码算法进行识别并解码，还原视频画面内容；对还原得到的各部分视频画面组合成完整的视频画面并进行显示；重复上述步骤，直至完成所有视频画面的解码任务。
2.根据权利要求1所述的抗误码视频编解码系统，其特征在于，所述编码单元使用符合互联网视频编码标准的编码算法对划分后的像素块进行编码得到相应的编码数据块，包括：
对视频画面进行帧内预测编码和帧间预测编码；
对预测编码后的视频画面进行离散余弦变化处理；
对提取出的视频画面中不同频率的分量进行量化，及对上述分量的数值取近似值，并用有限位二进制数字表示；
对量化后的视频画面进行熵编码。
3.一种基于块重组的抗误码视频编码方法，其特征在于，包括：
从外部获取视频画面；
将获取到的视频画面划分为预设尺寸的像素块；
使用符合互联网视频编码标准的编码算法对划分后的像素块进行编码得到相应的编码数据块；
检索编码数据块之间的依赖关系，并据以构建相应的依赖关系图；编码数据块之间的依赖关系是在视频编码的预测编码阶段确定的；根据检索到的信息构建数据块依赖关系图G＝<V,E>，V中任一节点v_i抽象描述一个数据块，任一有向边<v_i,v_j>描述v_j的解码依赖于前置数据块v_j；使用有向无环图模型表示G，在解码时任意两帧不存在相互依赖关系；
根据预设顺序规则调整编码数据块之间的相对顺序，并按照新调整的顺序将编码数据块组装成可传输数据包；
将所述可传输数据包通过网络向外传输；
重复上述步骤，直至完成所有视频画面的编码。
4.一种基于块重组的抗误码视频解码方法，其特征在于，包括：
获取经过编码处理的视频数据包，解包提取其中的各个数据块；
根据预先构建的编码数据块之间的依赖关系图对编码数据块进行排序，将其顺序还原为标准顺序，并利用符合互联网视频编码标准的解码算法进行识别并解码，还原视频画面内容；编码数据块之间的依赖关系是在视频编码的预测编码阶段确定的；根据检索到的信息构建数据块依赖关系图G＝<V,E>，V中任一节点v_i抽象描述一个数据块，任一有向边<v_i,v_j>描述v_j的解码依赖于前置数据块v_j；使用有向无环图模型表示G，在解码时任意两帧不存在相互依赖关系；
对还原后的各部分视频画面组合成完整的视频画面并进行显示；
重复上述所有步骤，直至完成所有视频画面的解码。
5.一种基于块重组的抗误码视频编码装置，其特征在于，包括：
视频编码模块，用于从外部获取视频画面；将获取到的视频画面划分为预设尺寸的像素块；使用符合互联网视频编码标准的编码算法对划分后的像素块进行编码得到相应的编码数据块；
依赖信息处理模块，用于检索编码数据块之间的依赖关系，并据以构建相应的依赖关系图；编码数据块之间的依赖关系是在视频编码的预测编码阶段确定的；根据检索到的信息构建数据块依赖关系图G＝<V,E>，V中任一节点v_i抽象描述一个数据块，任一有向边<v_i,v_j>描述v_j的解码依赖于前置数据块v_j；使用有向无环图模型表示G，在解码时任意两帧不存在相互依赖关系；
视频分片重组和组包模块，用于根据预设顺序规则调整编码数据块之间的相对顺序，并按照新调整的顺序将编码数据块组装成可传输数据包；
传输模块，用于将所述可传输数据包通过网络向外传输。
6.一种基于块重组的抗误码视频解码装置，其特征在于，应用于如权利要求1所述的系统；
包括：
视频接收模块，用于通过IP网络接收由编码装置传输的视频数据包，并将其还原成能够被FFmpeg视频编解码套件解码的标准视频码流，并存储至磁盘文件；
视频解码模块用于调用FFmpeg视频编解码套件解码视频接收模块接收的视频码流。
7.一种应用于直播的抗误码视频编解码系统，其特征在于，包括：
视频直播服务端，包括视频录制模块、视频编码模块以及网络直播服务模块；所述视频录制模块用于录制视频画面；所述视频编码模块用于根据用户需要选用H.264或者HEVC视频编码，以图像组为单位编码视频画面并产生相应的编码数据块，在编码的同时检索数据块之间的依赖关系并构建依赖关系图，再根据用户提供的重组规则，重组数据块组成可通过网络传输的数据包；所述网络直播服务模块用于获取视频编码器产生的数据包并通过IP网络使用UDP协议将其传输给视频直播客户端；编码数据块之间的依赖关系是在视频编码的预测编码阶段确定的；根据检索到的信息构建数据块依赖关系图G＝<V,E>，V中任一节点v_i抽象描述一个数据块，任一有向边<v_i,v_j>描述v_j的解码依赖于前置数据块v_j；使用有向无环图模型表示G，在解码时任意两帧不存在相互依赖关系；
所述视频直播客户端，包括解码模块和视频播放用户界面模块；所述解码模块用于从IP网络接收数据包后对数据包解包并获取其中的数据块，然后对数据块排序还原为标准顺序，再执行相应的解码算法得到视频画面；所述视频播放用户界面模块用于在屏幕上呈现视频解码器解码得到的视频画面。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有第一计算机程序和/或第二计算机程序，其特征在于，所述第一计算机程序被处理器执行时实现权利要求3所述基于块重组的抗误码视频编码方法；所述第二计算机程序被处理器执行时实现权利要求4所述基于块重组的抗误码视频解码方法。
9.一种编码终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如权利要求3所述基于块重组的抗误码视频编码方法。
10.一种解码终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如权利要求4所述基于块重组的抗误码视频解码方法。
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