本發(fā)明屬于通信技術領域，尤其涉及一種高清視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸方法和系統(tǒng)。

背景技術：

自通信技術發(fā)展以來，以視頻圖像為主的媒體數(shù)據(jù)傳輸在通信服務中占據(jù)了大量比例，另一方面，由于通信技術的日益進步，使得高質(zhì)量、低延遲的視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸變得可能。OFDM技術載波間干擾較小，頻帶利用率高，并將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，由于其優(yōu)良的特性而在通信技術領域得到青睞，OFDM技術及其相關設備系統(tǒng)已得到了飛速發(fā)展。同時，由于媒體技術及其應用的快速發(fā)展，出現(xiàn)了諸多視頻圖像應用需求，而視頻圖像大量的數(shù)據(jù)流對實時傳輸有著較高的要求，高質(zhì)量低延遲的視頻圖像成為追求的目標，在數(shù)字視頻應用系統(tǒng)、移動影視、無人機拍攝等領域得到了廣泛應用。因此，研究視頻圖像數(shù)據(jù)無線傳輸方法是十分必要和重要的。

如圖1所示，在現(xiàn)有的數(shù)字視頻圖像傳輸方案中，一般先將采集的高清視頻圖像源數(shù)據(jù)通過H264進行編碼壓縮處理，以降低傳輸數(shù)據(jù)量，然后，將壓縮視頻圖像數(shù)據(jù)通過OFDM調(diào)制發(fā)射出去。在這一方案中，雖然傳輸數(shù)據(jù)量有了較大降低，但是由于編碼器的編碼流程限制使得信號鏈路時延增大，無法滿足實時性傳輸?shù)男枨?，且損傷了圖像質(zhì)量。另外，由于編碼器所采用的熵編碼方式限制，要求部分編碼信息(如碼字長度)必須得到準確傳輸保證，否則在接收端難以解碼恢復視頻圖像，造成畫面停滯、黑屏等現(xiàn)象，且星座映射方式對信息的保護不足。

對于近年日益需求的高清視頻圖像應用，如無人機、VR等，由于該類應用對時延敏感，現(xiàn)有的數(shù)字視頻無線傳輸方法，已不能滿足應用需要。同時對于一個模擬圖像傳輸系統(tǒng)而言，其抗干擾能力差，對硬件電路要求較高，功率 大。因此給出一種近乎零時延的數(shù)字高清視頻無線傳輸方法顯得十分必要。

為解決上述問題，目前，已有采用單向廣播數(shù)據(jù)方式的數(shù)字Lightbridge技術，該技術在一定程度上降低了時延，其在無人機拍攝領域圖傳時延150ms左右，已具有了較好的時延特性。而且信號變?nèi)鯐r，會出現(xiàn)雪花屏，以提醒用戶調(diào)整，并不會出現(xiàn)畫面停滯、黑屏等現(xiàn)象。

現(xiàn)有的高清數(shù)字圖像傳輸技術，一定程度上降低了圖像傳輸?shù)臅r延，提高了用戶體驗水平。但由于該傳輸技術并非真正意義上的零延時(小于1ms)，而且不具備便宜的芯片實現(xiàn)方案。因此，在一些高清視頻圖像傳輸實時性應用要求較高的場合，將無法滿足用戶要求。同時，高成本將會導致相關應用難以大面積普及應用。

因此，迫切需要研究一種高清視頻圖像無線傳輸方法和系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

基于上述情況，有必要提供了一種高清視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸方法和系統(tǒng)。

一種高清視頻圖像無線傳輸方法，將視頻源圖像做DCT變換得到DCT系數(shù)，并進一步對DCT系數(shù)壓縮處理，然后將壓縮處理結果做不等保護的星座映射，根據(jù)星座映射結果組幀形成OFDM符號，并發(fā)送每個OFDM符號。

進一步的，其中所述DCT系數(shù)壓縮處理為將DCT系數(shù)根據(jù)Y、UV分量的不同分別做壓縮處理；其中所述Y分量為Y亮度維度分量，所述UV分量為UV色度維度分量。

更進一步的，在步驟不等保護星座映射之前還包括將所述壓縮處理結果進行擾碼處理。

作為一種改進，在步驟擾碼處理之前還包括對壓縮處理后的Y分量DCT系數(shù)做糾錯編碼步驟。

作為進一步改進，所述壓縮處理具體包括以DCT變換塊變換后的系數(shù)為輸入，對該系數(shù)做壓縮處理，先判斷輸入DCT系數(shù)塊為Y分量或是UV分量，根據(jù)Y分量或UV分量的不同做相應的壓縮處理。

具體的，所述壓縮處理方式包括游程編碼或A律13折線或U律15折線壓縮處理。

再者，所述游程編碼方式為將DCT變換系數(shù)塊根據(jù)DCT系數(shù)的分布特性以及Y、UV分量的不同做不同的分組，在不同的分組內(nèi)做游程編碼，使用符號值和串長代替具有相同值的連續(xù)符號。

再進一步的，所述星座映射具體采用不等間隔保護措施的非規(guī)則QAM調(diào)制方式。

一種高清圖像無線傳輸系統(tǒng)，包括：

DCT轉(zhuǎn)換模塊，所述DCT轉(zhuǎn)換模塊用以將視頻源圖像做DCT變換得到DCT系數(shù)；

系數(shù)壓縮模塊，所述系數(shù)壓縮模塊用于以DCT變換塊變換后的系數(shù)為輸入，對該系數(shù)做壓縮處理，先判斷輸入DCT系數(shù)塊為Y分量或是UV分量，根據(jù)Y分量或UV分量的不同做相應的壓縮處理；

擾碼模塊，所述擾碼模塊用于對所述壓縮處理結果進行擾碼處理；

星座映射模塊，所述星座映射模塊用以對擾碼處理結果做不等保護的星座映射，所述星座映射具體采用不等間隔保護措施的非規(guī)則QAM調(diào)制方式，并根據(jù)星座映射結果組幀形成OFDM符號，發(fā)送每個OFDM符號。

作為一種改進，還包括糾錯編碼模塊，所述糾錯編碼模塊用于對壓縮處理后的Y分量DCT系數(shù)進行糾錯編碼。

本發(fā)明提出一種高清視頻圖像無線傳輸技術方案，通過對高清視頻圖像做DCT變換，將DCT系數(shù)做簡單壓縮以降低映射比特數(shù)，對壓縮后的DCT系數(shù)做不等保護的星座映射，組幀形成OFDM符號，并發(fā)送每個OFDM符號；無需編碼器壓縮編碼，大大降低了數(shù)據(jù)鏈路時延，功耗低，對硬件設備要求較低，降低了成本與資源消耗，且信號較弱時不會出現(xiàn)畫面停滯、黑屏現(xiàn)象，而替代以較差質(zhì)量的圖像，不等保護的星座映射方法將會有力保護重要信息，該方法有益于高清視頻圖像無線傳輸應用的大面積推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種高清視頻圖像無線傳輸方法背景技術示意圖；

圖2為本發(fā)明一種高清視頻圖像無線傳輸方法流程示意框圖；

圖3為本發(fā)明一種高清視頻圖像無線傳輸系統(tǒng)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種高清視頻圖像無線傳輸系統(tǒng)Y分量8x8DCT系數(shù)分組示意圖；

圖5為本發(fā)明一種高清視頻圖像無線傳輸系統(tǒng)UV分量8x8DCT系數(shù)分組示意圖；

圖6為本發(fā)明一種高清視頻圖像無線傳輸系統(tǒng)1024-QAM星座映射示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清晰，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖2所示，一種高清視頻圖像無線傳輸方法，將視頻源圖像做DCT變換得到DCT系數(shù)，并進一步對DCT系數(shù)壓縮處理，其中所述DCT系數(shù)壓縮處理為將DCT系數(shù)根據(jù)Y、UV分量的不同分別做壓縮處理；其中所述Y分量為Y亮度維度分量，所述UV分量為UV色度維度分量；將所述壓縮處理結果進行擾碼處理；然后將擾碼處理結果做不等保護的星座映射，根據(jù)星座映射結果組幀形成OFDM符號，并發(fā)送每個OFDM符號。

作為進一步改進，在步驟擾碼處理之前還包括對壓縮處理后的Y分量DCT系數(shù)做糾錯編碼步驟。

作為一種優(yōu)選實施方式，本發(fā)明所述的壓縮處理，以DCT變換塊變換后的系數(shù)為輸入，對該系數(shù)做壓縮處理，先判斷輸入DCT系數(shù)塊為Y分量或是UV分量，根據(jù)Y分量或UV分量的不同做相應的壓縮處理。本發(fā)明中的DCT系數(shù)壓縮處理可以是簡單的游程編碼，也可以是A律13折線或U律15折線壓縮。A律或U律壓縮采用“壓大擴小”的思想，既保護了細節(jié)信息，又降低了傳輸比特數(shù)， 而且該類壓縮曲線可逆，在接收端可以很容易的恢復。其中游程編碼為將DCT變換系數(shù)塊根據(jù)DCT系數(shù)的分布特性以及Y、UV分量的不同做不同的分組，在不同的分組內(nèi)做游程編碼，使用符號值和串長代替具有相同值的連續(xù)符號。

作為一種優(yōu)選實施方式，本發(fā)明將擾碼處理之后的數(shù)據(jù)輸入星座映射模塊進行星座調(diào)制。本發(fā)明星座調(diào)制采用不等間隔保護措施的非規(guī)則QAM調(diào)制方式，對數(shù)據(jù)的高比特位采用最強保護，加大保護間隔，減弱相鄰星座點干擾程度，對數(shù)據(jù)的低比特位采用較弱的保護，最后將星座映射完成的信號插入導頻組幀形成OFDM符號發(fā)射出去。

本發(fā)明一種高清視頻圖像無線傳輸方法，不直接傳輸視頻圖像數(shù)據(jù)，也不進行H264編碼壓縮處理，一定程度上降低了傳輸數(shù)據(jù)量，保證了圖像質(zhì)量，同時減小了時延，本發(fā)明所述DCT變換也可以是其他具有類似效果的變換操作。由于本發(fā)明不傳輸H264編碼壓縮碼流，而代之以傳輸DCT壓縮系數(shù)，一方面極大降低了數(shù)據(jù)鏈路時延，一方面降低了傳輸要求，使得傳輸可以出現(xiàn)誤碼，而不會由于編碼器的熵編碼限制，要求部分編碼信息(如碼字長度)必須得到準確傳輸保證，避免了出現(xiàn)畫面停滯、黑屏等現(xiàn)象，不能及時通知用戶。此外，不等間隔保護的非規(guī)則QAM星座調(diào)制方式，加強了對重要信息的保護。

如圖3所示，一種高清圖像無線傳輸系統(tǒng)，包括：

DCT轉(zhuǎn)換模塊1，所述DCT轉(zhuǎn)換模塊用以將視頻源圖像做DCT變換得到DCT系數(shù)；

系數(shù)壓縮模塊2，所述系數(shù)壓縮模塊用于以DCT變換塊變換后的系數(shù)為輸入，對該系數(shù)做壓縮處理，先判斷輸入DCT系數(shù)塊為Y分量或是UV分量，根據(jù)Y分量或UV分量的不同做相應的壓縮處理；

擾碼模塊4，所述擾碼模塊用于對所述壓縮處理結果進行擾碼處理；

星座映射模塊5，所述星座映射模塊用以對擾碼處理結果做不等保護的星座映射，所述星座映射具體采用不等間隔保護措施的非規(guī)則QAM調(diào)制方式，并根據(jù)星座映射結果組幀形成OFDM符號，發(fā)送每個OFDM符號。

作為一種改進，還包括糾錯編碼模塊3，所述糾錯編碼模塊用于對壓縮處理后的Y分量DCT系數(shù)進行糾錯編碼。

本發(fā)明高清視頻圖像無線傳輸具體實施例，包括由YUV422視頻圖像輸入，DCT轉(zhuǎn)換模塊1，系數(shù)壓縮模塊2，糾錯編碼模塊3，擾碼模塊4，星座映射模塊5。

系數(shù)壓縮模塊2，該模塊對DCT系數(shù)做壓縮處理，本實施例中，以1920x1080分辨率，YUV(4：2：2)圖像，做8x8大小塊DCT變換后的DCT系數(shù)為輸入，根據(jù)Y、UV分量的不同采取不同的系數(shù)分組方式，然后在不同的分組內(nèi)做游程編碼。具體地，根據(jù)DCT變換后所得DCT系數(shù)的存儲方式，若判斷當前輸入8x8DCT系數(shù)塊為Y分量，則按圖4所示分組方式，第一次分組時，將8x8塊的前4行按每4個系數(shù)一組，緊接著的兩行按每8個系數(shù)一組，剩余兩行16個系數(shù)作為一個分組，第二次分組時，在第一次分組的基礎上做進一步的細分組，將8x8塊第一行的兩個分組，每一分組按照1:3的比例做二次劃分，將8x8塊第2-4行的各個分組，每一分組按照2:2的比例做二次劃分，其余系數(shù)分組不變，至此Y系數(shù)分組完畢，然后在各個小分組內(nèi)做游程編碼，存儲串長、符號、值信息；若判斷當前輸入8x8DCT系數(shù)塊為UV分量，則按圖4所示分組方式，第一次分組時，將8x8塊的第一行按每4個系數(shù)一組，緊接著的兩行按每8個系數(shù)一組，剩余五行40個系數(shù)作為一個分組，第二次分組時，在第一次分組的基礎上做進一步的細分組，將8x8塊第一行的兩個分組，每一分組按照1:3的比例做二次劃分，其余系數(shù)分組不變，至此UV系數(shù)分組完畢，然后在各個小分組內(nèi)做游程編碼，存儲串長、符號、值信息。

本發(fā)明的另一個實施例，對DCT系數(shù)壓縮采用A律13折線壓縮編碼，根據(jù)DCT系數(shù)的正負確定極性碼，根據(jù)DCT系數(shù)絕對值確定所處區(qū)間來確定段落碼，根據(jù)DCT系數(shù)絕對值在該區(qū)間所處位置比例來確定段內(nèi)碼。由1位極性碼、3位段落碼與4位段內(nèi)碼共同作為該DCT系數(shù)的壓縮編碼輸出。

糾錯編碼模塊3，對壓縮后的Y分量系數(shù)做糾錯編碼，本實施例中，采用 簡單高效的(7,4)線性分組碼對Y分量系數(shù)進行糾錯編碼，(7,4)線性分組碼可糾正一個誤碼或檢測兩個誤碼。

擾碼模塊4，對糾錯編碼模塊4的Y分量輸出與系數(shù)壓縮模塊3的UV分量數(shù)據(jù)流加擾處理，擾碼模塊所采用的偽隨機二進制序列PRBS碼生成多項式為1+X28+X31，初始序列為10100110110100111010101101101100，生成的加擾比特流與輸入比特流異或得到加擾數(shù)據(jù)，完成加擾。

星座映射模塊5，對比特流進行星座調(diào)制，本實施例中，采用非規(guī)則的1024-QAM調(diào)制方式，一個OFDM符號中所有數(shù)據(jù)子載波均采用格雷碼映射的非規(guī)則1024-QAM，每10個比特映射一個星座點，記為b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9。其中，偶數(shù)比特位映射為實部，奇數(shù)比特位映射為虛部，具體所用星座調(diào)制映射表如圖4所示。各個星座點的真實值z＝n+j*m，其中n與m可取值范圍如下所示：-80，-78，-74，-72，-64，-62，-58，-56，-40，-38，-34，-32，-24，-22，-18，-16，16，18，22，24，32，34，38，40，56，58，62，64，72，74，78，80。對輸入數(shù)據(jù)進行不等保護，依據(jù)輸入信息重要性的升高，其保護機制也更加嚴格，從圖6及星座點取值來看，b0與b1攜帶信息的重要程度最高，將得到最大程度的保護，其距離為32，b2與b3將得到弱一級的保護，其距離為16，b4與b5距離為8，b6與b7距離為4，b8與b9攜帶的信息重要程度最低，保護最弱，其距離為2，這種不等間隔保護的非規(guī)則QAM星座調(diào)制方式，加強了對重要信息的保護，增強了抗干擾能力。星座映射完成后，組幀形成OFDM符號發(fā)射出去。

本發(fā)明提出一種高清視頻圖像無線傳輸技術方案，通過對高清視頻圖像做DCT變換，將DCT系數(shù)做簡單壓縮以降低映射比特數(shù)，對壓縮后的DCT系數(shù)做不等保護的星座映射，組幀形成OFDM符號，并發(fā)送每個OFDM符號；無需編碼器壓縮編碼，大大降低了數(shù)據(jù)鏈路時延，功耗低，對硬件設備要求較低，降低了成本與資源消耗，且信號較弱時不會出現(xiàn)畫面停滯、黑屏現(xiàn)象，而替代以較差質(zhì)量的圖像，不等保護的星座映射方法將會有力保護重要信息，該方法 有益于高清視頻圖像無線傳輸應用的大面積推廣。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。