适用于深空通信的高容错低延时的视频传输方法及装置
阅读：703发布：2020-07-19
专利汇可以提供适用于深空通信的高容错低延时的视频传输方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种适用于深空通信的高容错低延时的视频传输方法及装置，其中所述方法包括： 视频编码 步骤，将所采集的视频数据进行可伸缩视频编码，包括基本层码流和至少一个增强层码流的可伸缩视频编码码流；基本层数据传输步骤，提取可伸缩视频编码码流中的基本层码流，并利用自动重传 请求 方法传输基本层码流；以及，在基本层码流传输结束时计算网络丢包率；增强层数据传输步骤，提取所述增强层码流，结合速龙码的信道编码技术，依据所述丢包率计算得到的参数进行信道编码和传输，并将所接收的增强层码流进行信道解码；视频解码步骤，将所接收的基本层码流进行视频解码，并结合所接收的基本层码流，对信道解码后的增强层码流进行视频解码。，下面是适用于深空通信的高容错低延时的视频传输方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种适用于深空通信的高容错低延时的视频传输方法，其特征在于，包括：
视频编码步骤，在发送端，将所采集的视频数据进行可伸缩视频编码，获得分层的可伸缩视频编码码流，该可伸缩视频编码码流包括基本层码流和至少一个增强层码流；所述增强层码流的重要性低于所述基本层码流；
基本层数据传输步骤，提取可伸缩视频编码码流中的基本层码流，并利用自动重传请求方法传输所述基本层码流，所述自动重传是接收端将重传请求批量反馈给发送端；以及，在基本层码流传输结束时计算网络丢包率；
增强层数据传输步骤，提取可伸缩视频编码码流中的增强层码流，结合速龙码的信道编码技术，依据所述丢包率计算得到的参数进行信道编码和传输，并在接收端将所接收的增强层码流进行信道解码；
视频解码步骤，在接收端，将所接收的基本层码流进行视频解码，并结合所接收的基本层码流，对信道解码后的增强层码流进行视频解码。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述增强层为多层时，层级间具有重要性差别。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当一个增强层码流包括不同帧的视频数据时，将不同帧的同属一个增强层的码流一起进行信道编码。
4.如权利要求1、或2、或3所述的方法，其特征在于，所述基本层数据的传输由以下子步骤实现：
查找当前可伸缩视频编码码流的各帧视频数据中有无未发送的基本层数据，若有，则建立有连接传输，将该未发送的基本层数据按顺序发送；传输完毕后，依据接收端反馈的包含批量重传请求信息的数据包，查看有无重传请求，若有，则重传所请求的数据包，否则返回查找有无未发送的基本层数据；
若没有未发送的基本层数据，则等待一定的重传请求时间，并判断一定时间间隔内有无重传请求，若有，重传请求的数据包，之后重新等待一定的重传请求时间；若无重传请求，则依据本次传输中的基本层数据的包数和重传次数计算一定时间段内的网络丢包率，结束本次的基本层数据的传输。
5.如权利要求1、或2、或3所述的方法，其特征在于，所述增强层数据的传输由以下子步骤实现：
查找当前可伸缩视频编码码流中有无未发送的增强层数据，若有，则依据本次传输中的网络丢包率及当前层的重要性，采用速龙码编码方法确定当前增强层数据的编码数据包的包数，并在计算出所有增强层的编码数据包的包数后，发送全部编码数据包；
若没有未发送的增强层数据，则增强层数据发送结束。
6.一种适用于深空通信的高容错低延时的视频传输装置，其特征在于，包括：
视频编码模块，用于将所采集的视频数据进行可伸缩视频编码，获得分层的可伸缩视频编码码流，该可伸缩视频编码码流包括基本层码流和至少一个增强层码流；所述增强层码流的重要性低于所述基本层码流；
基本层数据传输模块，用于提取可伸缩视频编码码流中的基本层码流，并利用自动重传请求方法传输所述基本层码流，所述自动重传是接收端将重传请求批量反馈给发送端；
以及，在基本层码流传输结束时计算网络丢包率；
增强层数据传输模块，用于提取可伸缩视频编码码流中的增强层码流，结合速龙码的信道编码技术，依据所述丢包率计算得到的参数进行信道编码和传输，并在接收端将所接收的增强层码流进行信道解码；
视频解码模块，用于将所接收的基本层码流进行视频解码，并结合所述基本层码流，对信道解码后的增强层码流进行视频解码。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，当所述增强层为多层时，层级间具有重要性差别。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，当一个增强层码流包括不同帧的视频数据时，将不同帧的同属一个增强层的码流一起进行信道编码。
9.如权利要求6、或7、或8所述的装置，其特征在于，所述基本层数据传输模块进一步包括：
第一传输子模块，用于当前可伸缩视频编码码流的各帧中有未发送的基本层数据时，建立有连接传输，将所述未发送的基本层数据按顺序发送；当第一传输子模块传输完毕后，依据接收端反馈的包含批量重传请求信息的数据包，查看有无重传请求，若有，则重传所请求的数据包，否则返回查找有无未发送的基本层数据；
第二传输子模块，用于当没有未发送的基本层数据时，则等待一定的重传请求时间，并判断一定时间间隔内有无重传请求，若有，重传请求的数据包，之后重新等待一定的重传请求时间；若无重传请求，则依据本次传输中的基本层数据的包数和重传次数计算一定时间段内的网络丢包率，结束本次基本层数据的传输。
10.如权利要求6、或7、或8所述的装置，其特征在于，所述增强层码流传输模块进一步包括：
判断子模块，用于查找当前可伸缩视频编码码流中有无未发送的增强层数据，若有，则通知传输子模块；若无，则本次增强层数据发送结束；
传输子模块，用于依据本次传输中的网络丢包率及当前层的重要性，采用速龙码编码方法确定当前增强层数据的编码数据包的包数，并在计算出所有增强层的编码数据包的包数后，发送全部编码数据包。
适用于深空通信的高容错低延时的视频传输方法及装置
技术领域
背景技术
[0002] 深空探测是指对月球及月球以外的外层空间进行探测的活动，即脱离地球引力场，进入太阳系空间和宇宙空间的探测。所谓深空，一般是指距离地球数十万甚至数百万万公里以外的空间，而人类以往的人造地球卫星的通信距离通常为数百至数万公里。因此，即使与距离地球38万公里的月球，实现视频通信所遇到的问题就已经和通常的卫星通信存在着很大的差别。那么，若要与太阳系其它行星进行通信，则需要面对数千万公里以上的通信距离。
[0003] 在深空通信中，其网络具有大延时、链路易终端、上下行非对称以及信噪比极低的特点，属于一种延时容许网络(DTN，Delay Tolerant Networks)，而传统的可靠传输协议TCP(Transfer Control Protocol)及其改进协议是基于互联网(Internet)而设计的，并不适合于延时很大而信噪比非常低的场合。因此，深空通信不能直接采用Internet中所广泛采用的传输方式。
[0004] 于是，为了满足深空通信的需求，空间数据传输系统的国际标准组织(CCSDS，Consultative Committee for Space Data System)提出了能够支持空间和地面网络的协议(CFDP，CCSDS File Delivery Protocol)。CFDP对TCP协议的主要改进之一在于，在传输过程中对自动重传请求(ARQ，Auto RepeatRequest)的规定。由于TCP协议的接收端会将所有正确接收的数据包信息作为肯定回答(ACK)传送到发送端，那么这在深空通信这样的大延时网络中，会浪费很长时间用于大量反馈信息的传输；而CFDP改进了这种方法，采用接收端仅批量发送代表接收失败的否定确认信息(NAK)的方式，大大减少了反馈数据量，从而节省了反馈传输的等待时间。然而，在深空探测中，探测价值最高的视频信息往往数据量较大，而航天器的存储容量和处理能力有限，这种情况会导致深空通信的延时大、确认重传的效率低等。
[0005] 由于深空探测可以进一步探索太阳系和宇宙(包括生命)的起源和演化，同时深空探测有利于人类积极开发和利用空间资源，扩展生存空间，有利于人类社会的可持续发展服务，因此，深空探测已经成为新航天时代的重要发展方向，人类探测深空的脚步在不断迈进，而且步伐也越来越快。可见，如何针对大数据量的视频通信来发展相应的深空通信技术，已成为深空探测中必须重点解决的问题。
[0007] 发明内容
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种高容错、低延时的视频传输方法，以提高传统深空通信信道的频带带宽的利用率，且能够灵活地保护数据。
[0009] 为了解决上述问题，本发明公开了一种适用于深空通信的高容错低延时的视频传输方法，包括：视频编码步骤，在发送端，将所采集的视频数据进行可伸缩视频编码，获得分层的可伸缩视频编码码流，该可伸缩视频编码码流包括基本层码流和至少一个增强层码流；所述增强层码流的重要性低于所述基本层码流；基本层数据传输步骤，提取可伸缩视频编码码流中的基本层码流，并利用自动重传请求方法传输所述基本层码流，所述自动重传是接收端将重传请求批量反馈给发送端；以及，在基本层码流传输结束时计算网络丢包率；增强层数据传输步骤，提取可伸缩视频编码码流中的增强层码流，结合速龙码的信道编码技术，依据所述丢包率计算得到的参数进行信道编码和传输，并在接收端将所接收的增强层码流进行信道解码；视频解码步骤，在接收端，将所接收的基本层码流进行视频解码，并结合所接收的基本层码流，对信道解码后的增强层码流进行视频解码。
[0010] 优选的，当所述增强层为多层时，层级间具有重要性差别。
[0012] 优选的，所述基本层数据的传输由以下子步骤实现：
[0013] 查找当前可伸缩视频编码码流的各帧视频数据中有无未发送的基本层数据，若有，则建立有连接传输，将该未发送的基本层数据按顺序发送；传输完毕后，依据接收端反馈的包含批量重传请求信息的数据包，查看有无重传请求，若有，则重传所请求的数据包，否则返回查找有无未发送的基本层数据；
[0014] 若没有未发送的基本层数据，则等待一定的重传请求时间，并判断一定时间间隔内有无重传请求，若有，重传请求的数据包，之后重新等待一定的重传请求时间；若无重传请求，则依据本次传输中的基本层数据的包数和重传次数计算一定时间段内的网络丢包率，结束本次的基本层数据的传输。
[0015] 优选的，所述增强层数据的传输由以下子步骤实现：
[0016] 查找当前可伸缩视频编码码流中有无未发送的增强层数据，若有，则依据本次传输中的网络丢包率及当前层的重要性，采用速龙码编码方法确定当前增强层数据的编码数据包的包数，并在计算出所有增强层的编码数据包的包数后，发送全部编码数据包；
[0017] 若没有未发送的增强层数据，则增强层数据发送结束。
[0018] 相应的，本发明还公开一种适用于深空通信的高容错低延时的视频传输装置，包括：视频编码模块，用于将所采集的视频数据进行可伸缩视频编码，获得分层的可伸缩视频编码码流，该可伸缩视频编码码流包括基本层码流和至少一个增强层码流；所述增强层码流的重要性低于所述基本层码流；基本层数据传输模块，用于提取可伸缩视频编码码流中的基本层码流，并利用自动重传请求方法传输所述基本层码流，所述自动重传是接收端将重传请求批量反馈给发送端；以及，在基本层码流传输结束时计算网络丢包率；
[0019] 增强层数据传输模块，用于提取可伸缩视频编码码流中的增强层码流，结合速龙码的信道编码技术，依据所述丢包率计算得到的参数进行信道编码和传输，并在接收端将所接收的增强层码流进行信道解码；视频解码模块，用于将所接收的基本层码流进行视频解码，并结合所述基本层码流，对信道解码后的增强层码流进行视频解码。
[0020] 优选的，当所述增强层为多层时，层级间具有重要性差别。
[0021] 优选的，当一个增强层码流包括不同帧的视频数据时，将不同帧的同属一个增强层的码流一起进行信道编码。
[0022] 优选的，所述基本层数据传输模块进一步包括：
[0023] 第一传输子模块，用于当前可伸缩视频编码码流的各帧中有未发送的基本层数据时，建立有连接传输，将所述未发送的基本层数据按顺序发送；当第一传输子模块传输完毕后，依据接收端反馈的包含批量重传请求信息的数据包，查看有无重传请求，若有，则重传所请求的数据包，否则返回查找有无未发送的基本层数据；
[0024] 第二传输子模块，用于当没有未发送的基本层数据时，则等待一定的重传请求时间，并判断一定时间间隔内有无重传请求，若有，重传请求的数据包，之后重新等待一定的重传请求时间；若无重传请求，则依据本次传输中的基本层数据的包数和重传次数计算一定时间段内的网络丢包率，结束本次基本层数据的传输。
[0025] 优选的，所述增强层码流传输模块进一步包括：
[0026] 判断子模块，用于查找当前可伸缩视频编码码流中有无未发送的增强层数据，若有，则通知传输子模块；若无，则本次增强层数据发送结束；
[0027] 传输子模块，用于依据本次传输中的网络丢包率及当前层的重要性，采用速龙码编码方法确定当前增强层数据的编码数据包的包数，并在计算出所有增强层的编码数据包的包数后，发送全部编码数据包。
[0028] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0029] 本发明基于可伸缩视频编码(SVC，Scalable Video Coding)技术的分层特性，综合考虑各视频数据层重要性的不同，通过SVC视频编码技术得到不同重要度的视频编码码流，实现了对于不同重要性数据的非平等差错保护。
[0030] 首先，对于重要度最高的、数据量很小的基本层数据采用基于传统的ARQ的传输协议，保证最重要数据的正确传输和优先传输，并使接收端能在最短时间内得到视频的低质量可播放版本；再者，对于重要度较低的增强层数据，根据各增强层的重要度不同以及基本层传输中得到的丢包率，采取不同参数的速龙码(Raptor Codes)信道编码方法，实现对于不同重要性数据的非平等差错保护，而且免去了使用ARQ方法带来的巨大传输延时。由此可见，本发明通过结合Raptor Codes信道编码的特点和SVC本身的自适应容错能力，实现了对所传输的视频数据的差错保护，从而降低了延时。
[0031] 本发明所采取的视频编码和传输策略是针对深空传输中距离远延时大的特性，通过具有容错能力的信源和信道编码方法替代大量非重要数据传输中引起巨大延时的ARQ方法，平衡了传输准确性和传输速度的矛盾，最大化了深空视频传输的效果。附图说明
[0032] 图1为本发明的一帧视频数据的基本层码流和各增强层码流的示意图；
[0033] 图2为本发明所述视频传输方法的优选实施例一的总体流程步骤图；
[0034] 图3A为本发明所述视频传输方法的优选实施例二的用于基本层数据传输的方法步骤流程图；
[0035] 图3B为本发明所述视频传输方法的优选实施例二的用于增强层数据传输的方法步骤流程图；
[0036] 图4为本发明所述视频传输装置的优选实施例一的结构示意图；
[0037] 图5为本发明所述视频传输装置的优选实施例二的结构示意图。
具体实施方式
[0038] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0039] 目前，为了满足深空通信的需求，许多传输方法不断被改进，但是现有的传输方法无法区分码流中不同位置的数据的重要度，对于视频信息来说，码流中不同位置的数据的重要度是不同的，对于重要度高的码流应该确保准确传输，而对于重要度低的码流则可以不必要求精确传输。
[0040] 有鉴于此，本发明提供一种视频编码和传输策略，主要是基于可伸缩视频编码的分层特性，将不同重要度的视频数据进行可伸缩视频编码，得到基本层码流和至少一个增强层码流。对于重要度最高的、数据量很小的基本层码流，采用基于传统的ARQ的传输协议，保证最重要数据的正确传输和优先传输，并使接收端能在最短时间内得到视频的低质量可播放版本；对于重要度低于基本层码流的增强层码流，根据各个增强层的重要度不同以及基本层传输中得到的丢包率，采取不同参数的Raptor Codes编码方法对增强层码流进行信道编码和传输，在视频解码时结合所接收的基本层数据以及SVC本身的自适应容错能力，对增强层码流进行视频解码，在降低传输延时的同时，得到了高质量的视频播放版本。
[0041] 所述SVC技术是把视频信号编码成分层的形式，当带宽不足时只对基本层的码流进行传输和解码，但这时解码的视频质量不高；当带宽逐渐变大时，可以传输和解码增强层的码流来提高视频的解码质量。
[0042] 而所述Raptor Codes信道编码方法则属于喷泉码(Fountain Codes)的一种，包括一个高速率预编码和LT码(LT Codes，Luby设计的无速率码)，预编码技术是Raptor Codes采用的核心技术，该预编码技术能够克服LT Codes解码代价不固定的缺点。所述Raptor Codes信道编码方法的特点是编码端将N个原始数据包编码得到任意多个编码数据包并发送，而接收端在接收其中任意N′个数据包后就能恢复出原始数据，并且N′仅需要略大于N，通过它们即可实现成功译码，这样就大大扩展了前向纠错的灵活度和能力。所述Raptor Codes信道编码方法具有解码率高等优点，适合解决网络传输的安全问题。
[0043] 参照图1，示出了本发明所述方法的一帧视频数据的基本层码流和各增强层码流的示意图。
[0044] 本发明的优选实施例，将所采集的视频数据进行可伸缩视频编码，编码方法采用最新的基于H.264/AVC的可伸缩视频编码标准。基于SVC视频编码的分层特性，可以从一个编码的码流中抽取出不同参数的子层码流，将不同重要度的视频数据被编码为分层的可伸缩视频编码码流，其中最重要的一层码流称为基本层码流，其余层次的码流称为增强层码流，该增强层码流可以实现带差错解码，本发明的优选实施例所涉及的增强层码流至少为一个。
[0045] 如图1所示，将一帧视频数据进行SVC视频编码后得到：基本层码流B，以及两个增强层码流E1和E2，其中E1的重要性大于E2。同样，在多帧数据的情况下，如：当航天器一次采集了两帧视频数据时，经SVC视频编码分别得到第一帧的基本层码流B1、增强层码流E11和增强层码流E12，以及第二帧的基本层码流B2、增强层码流E21和增强层码流E22。
[0046] 参照图2，示出了本发明所述视频传输方法的优选实施例一的总体流程步骤图。本发明通过将SVC技术和Raptor Codes信道编码方法相结合，对于不同的视频增强层码流采用不同参数的Raptor Codes信道编码，从而实现非平等差错保护，同时彻底免去了对所述增强层使用ARQ协议进行传输，极大地节约了反馈信息的传输时间。本优选实施例一的流程步骤，如图2所示：
[0047] 步骤S201，视频编码：在发送端，将所采集的视频数据进行SVC视频编码，获得分层的可伸缩视频编码码流，该可伸缩视频编码码流包括：基本层码流和至少一个增强层码流；所述增强层码流的重要性低于所述基本层码流；
[0048] 步骤S202，传输基本层数据：在发送端，提取编码得到的可伸缩视频编码码流中的基本层码流，并利用ARQ协议传输所述基本层码流；以及，在基本层码流传输结束时计算网络丢包率；
[0049] 步骤S202的输入为步骤S201中的可伸缩视频编码码流的每一帧基本层码流B，输出为接收端所接收的并解码后的每一帧的基本层码流B′和反馈给发送端的当前传输丢包率。本优选实施例一，仅对视频数据的基本层码流利用传统的ARQ方法进行传输，并且统计得到当前传输丢包率。
[0050] 步骤S203，传输增强层数据：在发送端，提取可伸缩视频编码码流中的增强层码流，结合速龙码的信道编码技术，依据所述丢包率计算得到的参数进行信道编码和传输，并在接收端将所接收的增强层码流进行信道解码；
[0051] 步骤S203的输入为步骤S201中由SVC视频编码得到的增强层码流Ei(i＝1、2、3......为层数)以及当前网络丢包率，输出为接收端的接收和信道解码后的每一帧的增强层层码流Ei′(i＝1、2、3......为层数)，且增强层的层数越低，该增强层的重要性越大。步骤S203仅对于视频码流的增强层码流进行传输，并且不同帧的同一增强层码流一起编码，而传输中采用了自适应不同传输丢包率下的Raptor Codes信道编码方法，并且综合利用了Raptor Codes和SVC增强层的容错能力进行传输数据保护和纠错。
[0052] 其中，步骤S203执行完毕，即增强层数据传输结束后，返回步骤S202。
[0053] 步骤S204，视频解码：在接收端，将所接收的基本层码流进行视频解码，并结合所接收的基本层码流对信道解码后的增强层码流进行视频解码。
[0054] 一般地，ARQ协议通过接收端请求发送端重传出错的数据报文来恢复出错的报文，是通信中用于处理信道所带来差错的方法之一。为了进一步提高信道的利用率，当发送端接收到接收端的状态报告指示报文出错时，ARQ协议可以规定发送端只发送传输发生错误的报文。本发明的优选实施例在此基础上做了一些改进，即在一定时间段中将重传请求用一个数据包批量地反馈给发送端。
[0055] 下面结合图3A和图3B，介绍本发明所述视频传输方法的优选实施例二。
[0056] 本优选实施例二，较上述优选实施例一更进一步地给出了深空通信中视频数据传输的具体步骤，主要分为基本层数据传输和增强层数据传输两部分来介绍。参照图3A和图3B，分别示出了本发明所述视频传输方法的优选实施例二的用于基本层数据传输和增强层数据传输的方法步骤流程图。
[0057] 在发送端，提取编码得到的可伸缩视频编码码流中每一帧视频数据的基本层码流，并利用ARQ协议传输基本层码流。如图3A所示，所述基本层数据的传输包括以下步骤：
[0058] 步骤S3A01，基本层数据发送开始；
[0059] 步骤S3A02，查找当前可伸缩视频编码码流的各帧视频数据中有无未发送的基本层数据，若有，则执行步骤S3A03，同时执行步骤S3A04；
[0060] 步骤S3A03，建立有连接传输，将查找到的未发送的基本层数据按顺序发送；
[0061] 步骤S3A04，执行在接收端，接收基本层数据，并反馈重传请求，具体包括以下步骤：
[0062] 步骤S3A04a，接收基本层数据；
[0063] 步骤S3A04b，记录最后收到的一个数据包的序号n′和在此之前尚未接收到的所有数据包的序号ni，并将解码后的基本层码流输出；
[0064] 步骤S3A04c，接收端在每隔一定时间段T0时对ni进行判断，依据n′与ni的大小关系，判断一定时间段T0内有无丢失的数据包，若有，执行步骤S3A04d；否则返回步骤S3A04a；
[0065] 步骤S3A04d，发出重传请求，将所有n′-ni大于0的数据包序号ni由一个数据包批量地反馈给发送端；
[0066] 本优选实施例二所采用的重传策略的特点在于，将一定时间段内的所有需要重传的数据包序号ni用一个数据包批量地反馈给发送端。这样批量地将包含有重传请求信息的数据包反馈给发送端，能够有效提高网络的利用率。
[0067] 步骤S3A05，发送端判断是否有重传请求，若有则执行步骤S3A06，否则返回步骤S3A02；
[0068] 步骤S3A06，发送端依据接收端反馈的请求重传的数据包序号ni，重传该数据包序号ni所指示的数据包；
[0069] 若没有查找到未发送的基本层数据，则执行步骤S3A07；
[0070] 步骤S3A07，等待一定的重传请求时间T1，若T1时间间隔内有重传请求，则重传请求的数据包，之后重新等待一定的重传请求时间T1；若无重传请求，则执行步骤S3A08；
[0071] 其中，判断有无丢失的数据包的一定时间段T0小于重传请求时间T1。
[0072] 步骤S3A08，依据本次传输中的基本层数据的编码数据包的包数和重传次数，计算网络丢包率f并将该网络丢包率f反馈给发送端，之后执行步骤S3A09；
[0073] 所述网络丢包率f可以由下式计算得到：
[0074] f＝R/(N+R)
[0075] 其中，N为本次传输中基本层数据的编码数据包的包数，R为重传次数。
[0076] 步骤S3A09，本次基本层数据的传输结束，转到本次增强层数据的传输。
[0077] 当在基本层数据传输完成后，接收端通过SVC解码器对所接收的基本层码流进行视频解码，得到本次传输的这两帧视频的基本质量的可播放版本。
[0078] 参照图3B，示出了本发明所述视频传输方法的优选实施例二的用于增强层数据传输的方法流程图。概括地讲，增强层数据的传输过程如下：提取可伸缩视频编码码流中的每一帧增强层码流，结合速龙码的信道编码技术，依据所述丢包率计算得到的参数进行信道编码和传输，并在接收端将所接收的增强层码流进行信道解码；
[0079] 本优选实施例二的增强层数据的具体传输步骤，如图3B所示，包括：
[0080] 步骤S3B01，增强层数据传输开始；
[0081] 步骤S3B02，查找当前可伸缩视频编码码流中有无未发送的增强层数据，若有，则执行步骤S3B03；
[0082] 步骤S3B03，依据网络丢包率及当前层的重要性，计算当前增强层数据的编码数据包的包数，并依据Raptor Codes信道编码方法对当前增强层数据进行编码；
[0083] 其中，所述两帧的同一个增强层的数据一起进行编码。假设当前视频码流有n个增强层码流E1......En，则对于每一个增强层码流Ei的所有Ni个帧的数据包一起进行Raptor Codes编码，预编码层节点数为Ni×1.05，用进一法取整后由NiZ表示所得结果，而最终输出编码包的数量Ni′满足下式：。
[0084]
[0085] 式中，i为当前增强层的层数，n为增强层的码流数目，而且i、n均为正整数，f为网络丢包率。所得结果——最终输出编码包的数量Ni′同样用进一法取整。
[0086] 步骤S3B04，在计算出每一个增强层的编码数据包后，发送全部所述编码数据包，并在接收端将所接收的增强层码流进行信道解码；
[0087] 若没有未发送的增强层数据，则执行步骤S3B05；
[0088] 步骤S3B05，增强层数据发送结束，转到步骤S3A01，开始下一次的视频数据的传输。
[0089] 更为优选的，本发明的优选实施例三描述的是当进行深空探测的航天器采集到两帧视频数据时的视频信号的传输过程。
[0090] 与优选实施例二的过程类似，首先经SVC对所采集的这两帧数据进行视频编码，分别得到第一帧的基本层码流B1、增强层码流E11和增强层码流E12，以及第二帧的基本层码流B2、增强层码流E21和增强层码流E22。
[0091] 然后，发送端查找当前编码码流的各帧中是否有未发送的基本层数据时，结果发现基本层码流B1和B2在等待传输，则建立有连接传输，将基本层数据B1发送出去，此时若没有重传请求，则继续将B2发送出去。
[0092] 若接收端接收到了B2但是B1丢失，则记录当前收到的最后一个数据包的序号n′＝2，之前尚未收到的所有数据包的序号n1＝1；接收端在T0＝100s时，对n1进行判断得知：n′-n1＝2-1大于0，于是将丢失包的序号n1＝1发送到发送端。
[0093] 若没有重传请求，并且没有未发送的基本层数据，则等待T1＝1000s的重传请求时间。结果，发送端在T1＝1000s的时间段内收到接收端的重传数据包1的请求，则将B1重新传送，并重新等待T1＝1000s的时间。
[0094] 发送端将B1重新传送，且接收端成功接收B1后，不再发送重传请求，则接收端输出B1′＝B1，B2′＝B2。发送端在T1＝1000s后仍然没有收到接收端的重传要求，则通过本次传输中基本层数据的编码数据包的包数N＝2和重传次数R＝1，得到当前网络丢包率f＝R/(N+R)＝1/(1+3)＝0.25，本次基本层数据的传输结束，转到本次增强层数据的传输。
[0095] 当在基本层数据传输完成后，接收端得到了基本层视频编码码流B1′和B2′，此时通过SVC解码器对B1′和B2′进行解码，可以得到本次传输的这两帧视频的基本质量的可播放版本。
[0096] 对于所述增强层码流的传输，采用了自适应不同传输丢包率f下的RaptorCodes信道编码方法，对可伸缩视频编码码流中的每一帧视频数据的增强层码流进行信道编码和传输。其中，第一帧视频数据被编码为数据包E11和E12，第二帧的视频数据被编码为数据包E21和E22。所述增强层码流的具体传输过程如下：
[0097] 当查找当前SVC视频编码码流的各帧中是否有未发送的增强层数据时，发现存在数据包E11、E12以及E21、E22在等待传输。此时，当前SVC视频编码码流有n＝2个增强层码流E1和E2，此时，增强层码流E1包括两个数据包：E11和E21，增强层码流E2也包括两个数据包：E12和E22。
[0098] 首先对于增强层码流E1(i＝1)的所有N1＝2个数据包E11和E21一起进行RaptorCodes编码，预编码层节点数为N1×1.05＝2×1.05＝2.1，用进一法取整后由N1Z表示所得结果，即N1Z＝3，而最终输出编码包的数量N1′为：
[0099]
[0100]
[0101] 将上式所得的结果用进一法取整后，得N1′为6，则用Raptor Codes将增强层码流E1的2个原始数据包E11和E21编码成6个编码数据包。
[0102] 对于增强层码流E2(i＝2)的所有N2＝2个数据包E12和E22一起进行RaptorCodes编码，预编码层节点数为N2×1.05＝2×1.05＝2.1，用进一法取整后由N2Z表示所得结果，即N2Z＝3，而最终输出编码包的数量N2′为：
[0103]
[0104]
[0105] 将上式所得的结果用进一法取整后，得N2′为5，则用Raptor Codes将增强层码流E2的2个原始数据包E12和E22编码成5个编码数据包。
[0106] 对所有2个增强层码流编码结束后，发送端将所有6+5＝11个编码数据包全部发送，在接收端接收这11个包中的全部或部分包后，利用Raptor Codes解码器对所接收的编码数据包进行信道解码，得到E11′、E12′、E21′和E22′并将其输出。需要强调的是，所输出数据包E11′、E12′、E21′和E22′不一定与发送端发送的E11、E12、E21和E22相同。
[0107] 在接收端通过SVC解码器结合之前的基本层数据B1′和B2′，对增强层码流E11′、E12′、E21′和E22′进行解码，虽然E11′、E12′、E21′和E22′中可能存在传输误差，但是由于SVC的自适应容错能力，所以在基本层数据的基础上仍然能够解码，得到这两帧视频的高质量版本的可播放解码画面。
[0108] 需要说明的是，本发明所述视频传输方法的各优选实施例存在下面的情况，在一次视频数据传输未结束时，可以在其他传输通道开始另一次的传输，它们互不影响。例如，当一次传输的增强层数据未发送完毕时，可以在另一个传输通道开始发送基本层数据。但是，在同一次传输中，当基本层数据传输结束后才能开始本次增强层数据的发送。
[0109] 需要强调的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
[0110] 相应于本发明所述的视频传输方法，下面结合图4，介绍本发明的一个适用于深空通信的高容错低延时的视频传输装置的优选实施例一。
[0111] 参照图4，示出了本发明所述视频传输装置的优选实施例一的结构示意图。所述视频传输装置主要包括：
[0112] 视频编码模块401，用于将所采集的视频数据进行可伸缩视频编码，获得分层的可伸缩视频编码码流，该可伸缩视频编码码流包括：基本层码流和至少一个增强层码流；所述增强层码流的重要性低于所述基本层码流；
[0113] 其中，当所述增强层为多层时，层级间具有重要性差别。
[0114] 基本层数据传输模块402，用于提取可伸缩视频编码码流中的基本层码流，并利用自动重传请求方法传输所述基本层码流；以及，在基本层码流传输结束时，利用接收端反馈的重传数据计算一定时间段内的网络丢包率；
[0115] 增强层数据传输模块403，用于提取可伸缩视频编码码流中的增强层码流，结合速龙码的信道编码技术，依据所述丢包率计算得到的参数进行信道编码和传输，并在接收端将所接收的增强层码流进行信道解码；
[0116] 其中，当一个增强层码流包括不同帧的视频数据时，将不同帧的同属一个增强层的码流一起进行信道编码。
[0117] 视频解码模块404，用于将所接收的基本层码流进行视频解码，并结合所述基本层码流，对信道解码后的增强层码流进行视频解码。
[0118] 更为优选的，下面结合图5，介绍本发明的适用于深空通信的高容错低延时的视频传输装置的优选实施例二。在本发明所述的装置优选实施例一所包括的视频编码模块、基本层数据传输模块、增强层数据传输模块及视频解码模块的基础上，本优选实施例二更进一步的描述了各功能模块。如图5所示，示出了本发明所述视频传输装置的优选实施例二的结构示意图。
[0119] 所述视频传输装置主要包括：视频编码模块501、基本层数据传输模块502、增强层数据传输模块503及视频解码模块504；
[0120] 其中，所述基本层数据传输模块502进一步包括：
[0121] 第一传输子模块5021，用于当前可伸缩视频编码码流的各帧中有未发送的基本层数据时，建立有连接传输，将所述未发送的基本层数据按顺序发送；当第一传输子模块传输完毕后，依据接收端反馈的数据查看有无重传请求，若有，则重传所请求的数据包，否则返回查找有无未发送的基本层数据；
[0122] 第二传输子模块5022，用于当没有未发送的基本层数据时，则等待一定的重传请求时间，并判断一定时间间隔内有无重传请求，若有，重传请求的数据包，之后继续等待一定的重传请求时间；若无重传请求，则依据本次传输中的基本层数据的包数和重传次数计算网络丢包率，结束本次基本层数据的传输；
[0123] 所述增强层码流传输模块503进一步包括：
[0124] 判断子模块5031，用于查找当前可伸缩视频编码码流中有无未发送的增强层数据，若有，则通知传输子模块；若无，则本次增强层数据发送结束；
[0125] 传输子模块5032，用于依据本次传输中的网络丢包率及当前层的重要性，采用速龙码编码方法确定当前增强层数据的编码数据包的包数，并在计算出所有增强层的编码数据包的包数后，发送全部编码数据包；
[0126] 其中，当一个增强层码流包括不同帧的视频数据时，将不同帧的同属一个增强层的码流一起进行信道编码。
[0127] 对于装置实施例而言，因其基本相应于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述即可。
[0128] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0129] 以上对本发明所提供的一种高容错低延时的视频传输方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，只要根据本发明的权利要求书所作的等效变化与修饰，均仍属于本发明所涵盖的范围内。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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