【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信道编码领域，具体涉及一种应用于摄像头视频实时传输的lt码度分布优化方法。
技术介绍
1、网络摄像头(ipc)不断向民用市场发展，市场份额巨大，与传统安防产品相比，ipc便捷、廉价、应用市场广泛。但其用户使用场景复杂多样，且大多都应用在公网中传输，受网络波动影响大。而采用h264/h265编码压缩格式的视频具有很强的帧间依赖性，对网络丢包敏感，易造成视频卡顿、花屏的现象。因此可以依赖基于喷泉码的前向纠错方案来提升视频数据的传输质量。ipc的视频数据一般采用h264/h265编码格式压缩传输，此类编码格式采用帧内/间压缩和运动补偿的方式获得了高压缩率，可以大大降低视频数据的传输量，但是较高的压缩率也导致了视频帧间数据的强依赖性与较高的数据敏感性，因此当前帧数据的丢失不仅影响本帧数据显示，且会极大的影响其前后帧数据的解码。传输数据常采用tcp/udp协议传输，采用tcp协议传输可以保证数据的可靠性，但是在延迟高的网络丢包环境中，tcp的重传会大大降低视频的实时性；而udp的传输不能保证可靠性，一旦数据发生丢失直接导致视频画面受损。在此场景下，应用前向纠错方案来多传一些数据，通过冗余数据来解码丢失的数据，以此方式避免反馈重传，这样就可以在保证数据实时性前提下最大程度保证其可靠性。喷泉码是一种是无速率纠删码，具有码率不受限、编译码简单的优点。采用喷泉码的网络机制，发送端将信息像喷泉一样源源不断的发送数据，喷泉码原理如附图1所示，传输的数据就像水滴，接收端像一个在喷泉下接水滴的杯子，只要收到了足够的数据就可以进行解码译出原始
2、目前的喷泉码主要有三种：lt码、非系统raptor码、系统raptor码。喷泉码先将k个源码分组按照特定的机制编码产生任意数量的码字，源源不断的发送给接收方，当接收方只要收到k(1+ξ)个编码分组，即收到大于k的编码分组就可以实现译码；因此可以通过自适应信道状态来改变码率。lt码的编码机制按照特定的度分布来编码，常见度分布有：泊松分布、理想弧分布、鲁棒分布等，具体编码方法如附图2所示，步骤如下：
3、(1)设定原始数据包为k个；
4、(2)根据度分布产生一个度值d(在1～k之间)；
5、(3)从k个原始数据包随机均匀选出d个原始数据包；
6、(4)对该d个原始数据依次进行异或编码形成编码符号即输出符号；一直重复上述三个步骤就可以源源不断的生成任意数量的编码分组。直到接收端解码才停止编码。
7、lt码的译码方法有两种，分别为置信传播解码算法(bp)与高斯消除解码算法(ge)。bp解码算法具有较低的复杂度，但是译码开销非常高，带宽开销很大，译码过程如下，如附图3所示(白色为源码，黑色为编码符号)：
8、(1)接收端在收到的数据包中找到度值为1的编码符号，若无度值为1的符号则停止译码或等待接收更多数据直到出现度值为1的编码符号；
9、(2)将度值为1的编码符号直接标记为源码符号，并擦除连线；
10、(3)根据二分图，将恢复出的源数据与其他相连的编码分组依次进行异或操作，然后将彼此相连的边擦除且对应度值都减1；
11、(4)不断重复上述步骤1-3直到所有数据被解码。
12、ge解码算法涉及矩阵求逆，具有很高的解码复杂度，但是译码开销比bp算法低很多，译码过程如下：
13、按照前文所述的编码方式，每次产生的度值为d，则随机均匀的从k组原始数据中选择d个数据包，形成方程(sλ代表源码数据包，λ∈n+且1≤λ≤k，d代表异或包的个数)；接收端收到方程xi形成矩阵mdecode：
14、
15、当收到数据能让该矩阵满秩则直接求解得出源码数据s1、s2、…sk。
16、非系统raptor码先对原始数据进行传统纠错码编码生成内码(一般采用ldpc码)，然后再根据度分布对内码进行二次编码生成lt码，通过内码与外码的级联生成raptor码，相较于lt码降低了编码开销，提升了鲁棒性，且编码复杂度与码长呈线性关系。系统raptor码是一种复杂度很高的喷泉码，典型代表的raptorq码是一种定义在伽罗华域上的系统码，其译码开销小、性能稳定，但是编译码非常复杂，不适合应用于低功耗嵌入式设备。喷泉码在长码长的数据传输场景中才能更好的发挥性能。ipc用来在公网或内网传送实时流媒体数据，具有带宽、计算能力受限，实时性高的特点，常规的长码长、高复杂度、高译码开销的喷泉码并不能很好的应用在低复杂度的嵌入式领域中。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有的译码方法无法同时具有低复杂度和低译码开销，并提出一种应用于摄像头视频实时传输的lt码度分布优化方法。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
3、所述应用于摄像头视频实时传输的lt码度分布优化方法，包括：
4、将泊松分布与基于高斯消除解码算法优化的低译码开销度分布进行组合并归一化处理形成联合度分布ω'(d)，用公式表示如下：
5、ω(d)＝α*b(d)+β*ρ(d)
6、
7、其中，ω(d)表示泊松分布与基于高斯消除解码算法优化的低译码开销度分布组合后的度分布，b(d)表示泊松分布，d为度值，ρ(d)表示基于高斯消除解码算法优化的低译码开销度分布，α、β表示比例系数，ω'(d)表示联合度分布，k为编码分组长度的个数；
8、以最小译码开销和最小平均度为目标建立双目标优化模型，用公式表示如下：
9、
10、
11、
12、其中，f1是优化最小译码开销的目标函数，f2是优化最小平均度的目标函数，代表从k个编码分组长度中选取d个数据包，1≤d≤k，dmax＝k；
13、以双目标优化模型作为目标函数采用nsga-ii算法计算得到比例系数α和β；
14、利用优化后的联合度分布进行网络摄像头视频传输。
15、进一步的，所述基于高斯消除解码算法优化的低译码开销度分布用公式表示如下：
16、
17、其中，ρ(d)表示基于高斯消除解码算法优化的低译码开销度分布，k为编码分组长度的个数，代表从k个编码分组长度中选取d个数据包。
18、进一步的，所述优化最小译码开销的目标函数f1用公式表示如下：
19、
20、
21、其中，ω'(1)表示联合度分布中度值为1的概率，ω'(dmax)表示联合度分布中度值为dmax的概率，ω'(1)+ω'(2)+......ω'(dmax)＝1，f(k,d)为组合函数。
22、进一步的，所述优化最小平均度的目标函数f2用公式表示如下：
23、f2＝1ω′(1)+2ω′(2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用于摄像头视频实时传输的LT码度分布优化方法，其特征在于，所述应用于摄像头视频实时传输的LT码度分布优化方法，包括：
2.根据权利要求1所述的应用于摄像头视频实时传输的LT码度分布优化方法，其特征在于，所述基于高斯消除解码算法优化的低译码开销度分布用公式表示如下：
3.根据权利要求1所述的应用于摄像头视频实时传输的LT码度分布优化方法，其特征在于，所述优化最小译码开销的目标函数F1用公式表示如下：
4.根据权利要求1所述的应用于摄像头视频实时传输的LT码度分布优化方法，其特征在于，所述优化最小平均度的目标函数F2用公式表示如下：
5.根据权利要求1所述的应用于摄像头视频实时传输的LT码度分布优化方法，其特征在于，所述采用NSGA-II算法计算得到比例系数α和β，包括：
【技术特征摘要】
1.一种应用于摄像头视频实时传输的lt码度分布优化方法，其特征在于，所述应用于摄像头视频实时传输的lt码度分布优化方法，包括：
2.根据权利要求1所述的应用于摄像头视频实时传输的lt码度分布优化方法，其特征在于，所述基于高斯消除解码算法优化的低译码开销度分布用公式表示如下：
3.根据权利要求1所述的应用于摄像头视频实时传输的lt码度分布优化方...
【专利技术属性】
技术研发人员：董辉，马炳祥，贾宇，林文杰，黄光普，吴旻诚，黄昌增，施安康，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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