论文部分内容阅读
本文以我院自主研发的地面移动机器人为视频压缩与传输系统的处理平台,它包括外围机器人端和远程控制端,以无线局域网为网络平台。通常机器人都是在操作者的视距范围之外进行作业的,因此,操作者只能根据机器人传回来的视频数据来感知周边环境进而对机器人进行操作控制。但是二者之间赖以通信的无线网络带宽有限,并且,随着机器人的运动和周边环境的变化,无线信道的传输质量也不是很稳定,在这样的情况下,为了保证机器人端发送的视频监测数据能实时完整地到达控制端,我们必须研究并采用合适的视频压缩技术以及传输控制技术。本文从信源编码优化和无线信道传输控制两个角度出发,对视频编码压缩和传输控制技术方面的若干问题进行了研究,并给出了本文系统的设计。 在视频压缩编码研究方面,本文经过对常用标准的比较决定选用M-JPEG作为系统的视频压缩标准,接着给出系统的编解码框架和编解码的基本过程,由于M-JPEG不具备帧间压缩功能,故我们在其框架上加入了运动估计的部分,以提升整个算法的视频压缩率,本文还分析了目前常用的DS等运动估计算法的不足,在DS的基础上提出了一种改进算法,通过引入起始点预测、静止块检测和提前截止技术,有效提升了运动估计的准确性并降低了算法的时间复杂度;通过引入对运动分类的判断技术,该算法在处理运动变化程度时大时小的序列时可以自适应地更换搜索模板,具有很好的鲁棒性能。实验表明,对于标准视频序列和移动机器人的观测视频序列,该算法均有良好表现,尤其在处理移动机器人的观测视频序列时,其运动估计准确性较DS算法有大幅的提高。 在网络传输控制方面,本文是基于无线网络平台的,为了保证解码端的正确执行,我们使用了一些传输控制技术来减少传输错误造成的影响,并基于RTCP/RTP协议研究一些视频传输中的关键问题如误差掩盖、差错控制和速率控制等,针对视频传输中的速率控制问题分析了几种方法和思路,采用了一种基于RTP源端的速率平滑控制方法,该方法使发送方的视频传输速率自动适应网络状态的变化,并能有效减少网络的拥塞,本文还提供了一套基于RTCP反馈信息的自适应缓冲区控制方法,该方法有效解决了视频传输过程中发生的丢包以及包失序的问题。 最后给出了本文系统的软硬件设计方案,并对视频实时上屏策略和音视频帧的同步等问题进行了研究,给出了本文的解决方案。