《面向無線視頻感測器網路的聯合分散式編碼與網路編碼》是依託中國科學院大學，由高紹帥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向無線視頻感測器網路的聯合分散式編碼與網路編碼
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：高紹帥
- 依託單位：中國科學院大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著無線通信技術和多媒體技術的發展，有關無線視頻通信的套用越來越普及，其中，隨著感測器技術的飛速發展，以視頻感測器網路為基礎的無線視頻監控系統得到越來越多的關注。然而，無線視頻感測器網路具有能量、計算能力和傳輸頻寬等受限，以及信道狀態複雜惡劣、安全性差等特點，迫切需要研究一種可以同時達到低資源消耗、高編碼效率、魯棒、安全的視頻編碼與傳輸方案。本項目旨在研究套用於無線視頻感測器網路的聯合分散式編碼與網路編碼方法。其中，分散式視頻編碼具有低編碼複雜度的優點，並可在感測器之間不允許通信情況下解除感測器之間信號冗餘，從而節省頻寬，因此是一種適用於感測器網路的編碼方法。而網路編碼可以很好地解決信源的組播問題，具有高頻寬利用率、高吞吐量、高容錯等優點。將分散式編碼與網路編碼及安全性能聯合考慮並套用於視頻編碼與傳輸是本項目的最大特色，必將大大推動我國在該領域的發展。
結題摘要
在基金的支持下，針對無線視頻感測器網路中的視頻傳輸問題，在以下三個方面進行了研究，並取得一定的研究成果。 （1）為了實現低複雜度且高編碼效率的視頻編碼以降低感測器的能量消耗，對分散式視頻編碼進行了深入細緻的研究。目前典型的分散式視頻編碼方案包括史丹福大學提出的Wyner-Ziv視頻編碼結構，加州大學伯克利分校提出的PRISM結構，以及歐洲的DISCOVER結構。其中DISCOVER成為目前分散式視頻編碼領域最重要的參考編碼方案，雖然其獲得了較高的編碼效率，但由於固有的一些局限性，如需要多次反饋，高度複雜的疊代解碼等問題，使其無法套用於實際的無線視頻感測器網路，為解決這一難題，我們設計了一種新型的低複雜度低延遲分散式視頻編碼方案，該方案將塊分類編碼和基於模運算的殘差計算方法相結合，用簡單的熵編碼取代了複雜的信道編碼，去除了多次疊代解碼；同時，每解碼一幀WZ圖像只需要一次信息反饋，從而降低了解碼複雜度和延遲。實驗結果表明，我們的方案具有優良的率失真性能；同時解碼複雜度可降低至以往編碼方案的10%~1%。（2）為了提高網路的吞吐量，降低網路擁塞，對於網路編碼套用於無線視頻傳輸進行了研究。網路編碼理論指出，中繼節點對流經節點的數據進行一定的編碼可以有效地提高網路吞吐量與頻寬利用率。Seferoglu提出了一種將無線網路編碼與H.264/AVC視頻流相結合的率失真最佳化傳輸方案，通過選擇性地對來自不同數據流的數據包進行編碼，可同時提高網路的吞吐量與接收端的視頻質量。然而，該方案需要對視頻在傳送前進行率失真計算，是一種線下估計的方式，視頻源節點的計算量較大且難以套用於實時的視頻傳輸。為此，我們採用H.264/SVC 與無線網路編碼相結合的方式，提出了一種將可擴展視頻編碼與網路編碼聯合最佳化的視頻傳輸方案。此方案利用了SVC 視頻編碼模式特有的分層模式最佳化直接選擇需要編碼的數據包，實驗結果表明所提方案可達到較好的率失真性能且具有實用性。 （3）對於視頻傳輸過程中不可避免的差錯和丟包問題，研究了可提高其容錯性能的錯誤控制技術。錯誤掩蓋技術是一種解碼端視頻處理技術，利用視頻信息的相關性對受損部分進行估計和修復，我們已提出了幾種可恢復邊緣信息的錯誤掩蓋方法，如基於線段分割與自適應邊緣點匹配的差錯掩蓋方法、基於邊界匹配的空域插值方法等等。另外，我們還提出了一種可糾丟包錯誤的聯合信源信道解碼方法。
