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CN112672152A - 无线数据传输方法和设备 - Google Patents

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CN112672152A
CN112672152A CN202011468184.6A CN202011468184A CN112672152A CN 112672152 A CN112672152 A CN 112672152A CN 202011468184 A CN202011468184 A CN 202011468184A CN 112672152 A CN112672152 A CN 112672152A
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朱磊
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SZ DJI Technology Co Ltd
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SZ DJI Technology Co Ltd
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Abstract

提供了一种用于处理视频数据的方法、无人机以及计算机可读存储介质。该方法包括：对图像序列进行时间下采样，形成多个子序列；对多个子序列分别进行编码，形成编码后的多个子序列；以及根据编码后的多个子序列中的各个帧的大小以及当前的信道带宽，选择要传输的帧，其中，所述选择要传输的帧包括：以组为单位进行传输，根据每个组中的每个子序列当前帧码流大小以及实时的信道带宽，对该组中的所述多个子序列的当前帧码流进行组合发送。

Description

无线数据传输方法和设备
技术领域
本公开涉及无线通信技术领域，更具体地，本公开涉及一种无线数据传输方法和设备。
背景技术
当前，在无线信道或者信道带宽发生实时变化时，如何稳定地传输视频，是研究和应用的热点话题。对于此类信道特征的视频传输来说，存在一定的问题。首先，信源随时间变化，而且信道也随时间变化。特别地，影响无线信道的条件很多，例如收发设备距离、相对位置、是否存在遮挡、即时电磁环境干扰等等。此外，信源和信道两者相互独立地变化，难以预测，这给信源编码和信道带宽的实时匹配造成困难。
低延时图传(尤其是无人机应用)要求每一帧的传输时间都能控制在一定范围内以避免大幅波动。通常，接收端的解码显示会发生卡顿现象。例如，
(1)当信道稳定时，如果摄像机突然出现运动，或者摄像机的取景框内的物体发生大幅运动，都可能导致编码得到的码流的大小有突然的变化。举例来说，假设码流增加两倍，则意味着传输延时会增大两倍。
(2)当信源稳定时，此时编码的码流大小平稳。如果信道突然发生变化，也会造成传输延时抖动。举例来说，假设信道的带宽减小两倍，则意味着传输延时会增大两倍。
目前，诸如H.263、H.264、H.265、MPEG4等视频编码标准得以广泛地使用。此外，通过码率控制算法来控制一段时间(若干帧)的平均码率，使其能够稳定在某个给定目标码率上，从而保证若干帧或一段时间的帧的平均总体延时抖动范围较小。
然而，现有方案仅仅旨在控制一个帧组的平均总体延时，无法解决由于动态的信源信道失配而导致的帧级别的延时抖动。
发明内容
为了解决以上问题中的至少一部分，本公开提出一种用于处理视频数据的方法、无人机以及计算机可读存储介质。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于处理视频数据的方法，包括：对图像序列进行时间下采样，形成多个子序列；对多个子序列分别进行编码，形成编码后的多个子序列；以及根据编码后的多个子序列中的各个帧的大小以及当前的信道带宽，选择要传输的帧，其中，所述选择要传输的帧包括：以组为单位进行传输，根据每个组中的每个子序列当前帧码流大小以及实时的信道带宽，对该组中的所述多个子序列的当前帧码流进行组合发送。
在一个实施例中，根据以下条件来选择组中要传输的帧：S≤T其中，S表示组中所选择的帧的总码流大小，T表示信道带宽。
在一个实施例中，根据以下条件来选择组中要传输的帧：T-D≤S≤T+D其中，S表示组中所选择的帧的总码流大小，T表示信道带宽，D表示容忍门限。
在一个实施例中，选择每个组中尽可能多的数量的帧进行传输。
在一个实施例中，所述信道带宽的值是预先定义的；或所述信道带宽的值是采用信道带宽估计器通过计算得到的。
在一个实施例中，根据以下条件来选择组中要传输的帧：在保证S最接近T的前提下，选择每个组中尽可能多的数量的帧进行传输；其中，S表示组中所选择的帧的总码流大小，T表示信道带宽。
根据本公开的另一个方面，提供了一种用于处理视频数据的方法。该方法包括：在选择要传输的帧时，以组为单位进行传输，根据每个组中各个帧的大小以及实时的信道带宽，选择每个组中要传输的帧。
在一个实施例中，根据以下条件来选择组中要传输的帧：S≤T其中，S表示组中所选择的帧的总码流大小，T表示信道带宽。
在一个实施例中，根据以下条件来选择组中要传输的帧：T-D≤S≤T+D其中，S表示组中所选择的帧的总码流大小，T表示信道带宽，D表示容忍门限。
在一个实施例中，选择每个组中尽可能多的数量的帧进行传输。
在一个实施例中，所述信道带宽的值是预先定义的；或所述信道带宽的值是采用信道带宽估计器通过计算得到的。
在一个实施例中，每个所述组中要传输的帧包括经过编码的帧。
在一个实施例中，根据以下条件来选择组中要传输的帧：在保证S最接近T的前提下，选择每个组中尽可能多的数量的帧进行传输；其中，S表示组中所选择的帧的总码流大小，T表示信道带宽。
根据本公开的另一个方面，提供了一种无人机，包括：处理器，被配置为选择要传输的帧；传输单元，被配置为以组为单位进行所述传输；所述处理器还被配置为用于实现上述任一所述的方法。
根据本公开的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序由至少一个处理器运行时，使所述至少一个处理器执行上述任一所述的方法。
采用本公开的技术方案，以实现传输的帧与无线信道的实时匹配。
附图说明
通过下文结合附图的详细描述，本公开的上述和其它特征将会变得更加明显，其中：
图1是示出了根据本公开一个实施例的方法的流程图。
图2是示出了根据本公开一个实施例的对图像序列进行时间下采样的示意图。
图3是示出了根据本公开一个实施例的无人机的框图。
图4是示出了根据本公开一个实施例的计算机可读存储介质的框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本公开进行详细阐述。应当注意，本公开不应局限于下文所述的具体实施方式。另外，为了简便起见，省略了对与本公开没有直接关联的公知技术的详细描述，以防止对本公开的理解造成混淆。
图1是示出了根据本公开一个实施例的方法10的流程图。
如图1所示，在步骤S110，对包括多个帧的图像序列进行时间下采样，形成多个子序列。
图2是示出了根据本公开一个实施例的对图像序列进行时间下采样的示意图。在图2所示的示例中，将原始图像序列(P0，P1，…P7,…)分解为4个子序列。其中，第一个子序列包含帧P0、P4、P8…，第二个子序列包含帧P1、P5、P9…，第三个子序列包含帧P2、P6、P10…，第四个子序列包含帧P3、P7、P11…。由此，获得了四个时间分辨率为原始视频序列的1/4的子视频序列。
需要说明的是，图2中所示的4个子序列仅仅是一个具体示例。本公开不限于将原始图像序列分为4个子序列，而是可以根据实际需求划分为更多或更少数量的子序列。例如，可以将原始图像序列(P0，P1，……)分解为6个子序列。其中，第一个子序列包含帧P0、P6、P12…，第二个子序列包含帧P1、P7、P13…，第三个子序列包含帧P2、P8、P14…，第四个子序列包含帧P3、P9、P15…，第五个子序列包含帧P4、P10、P16…，第六个子序列包含帧P5、P11、P17…。由此，获得了六个时间分辨率为原始视频序列的1/6的子视频序列。同理，也可以将原始图像序列(P0，P1，……)分解为2个子序列，在此情况下第一个子序列包含帧P0、P2、P4…，第二个子序列包含帧P1、P3、P5…。
回到图1，在步骤S120，对步骤S110处获得的多个子序列分别进行编码(即压缩)，形成编码后的多个子序列(编码后的码流)。例如，针对每一个子序列，可以采用相应的一个编码器进行编码。对所采用的多个编码器的输出进行汇总，形成编码后的码流。编码后的码流包括编码后的各个帧。
接下来，在步骤S130，根据编码后的多个子序列中的各个帧(经过编码的帧)的大小以及信道带宽，选择要传输的经过编码的帧。
根据一个实施例，在选择要传输的帧时，考虑以组(即图2中所示的G0、G1…)为单位进行传输。仍以图2为例，可以根据每个组(G0、G1…)中的每个子序列当前帧码流的大小以及实时的信道估计值，对该组中的四个子序列的当前帧码流进行组合发送，以实现与无线信道的实时匹配。
下面，通过一个具体示例详细描述如何根据帧大小以及信道带宽来选择要传输的帧。
假定组G0中的四个编码后的帧P0、P1、P2和P3的码流大小分别为S0、S1、S2、S3。另外，假定当前信道带宽的估计值(即当前组G0时刻的可发送数据量)为T。T的值可以是预先定义的(例如根据历史值来得到)，也可以是采用信道带宽估计器通过计算得到的。进一步地，假定当前四个子序列的收发状态均无差错。那么，
(1)如果S0+S1+S2+S3<＝T，或者场景对于延时无要求，则可以完整地发送包括四个编码后的帧P0、P1、P2和P3的码流。
(2)否则，从S0、S1、S2、S3中进行选择，使得组合后的码流总大小最接近T。优选地，在保持组合后的码流总大小最接近T的前提下，选择包含尽可能多的个数的编码后的帧的码流。
例如，在此场景下，如果满足S0+S1<S0+S2<T，则选择发送包括编码后的帧P0和P2的码流。备选地，如果满足S0+S1<T，S0+S2+S3<T，而且S0+S1的大小与S0+S2+S3的大小相当，则优选发送包括编码后的帧P0、P2和P3的码流。
(3)对于延时要求严格的应用场景，组合后的数据量大小应小于T。而对于延时抖动有一定容忍能力的应用场景，则以组合后的码流的数据量大小满足T-D<＝S<＝T+D为条件来选择要传输的编码后的帧。其中，D是容忍门限，而S是所选择的编码后的帧的总大小。优选地，在满足该条件的前提下，选择包含尽可能多的个数的编码后的帧的码流。
在接收端，可以同样以组为单位来接收组中的每一个子序列的码流。例如，当组G0中的帧P0、P1、P2、P3中有一个或者多个被接收正确时，可以使用正确接收的子序列图像恢复其所在时间位置的原始图像，而不适用发生错误的子序列。相反，对于发生错误的子序列，可以使用正确接收的重建序列通过线性加权内插的方式恢复其对应时间位置的原始图像，由此产生最终的重建图像序列。
根据本实施例，即使已发送的某帧图像中有任何一个数据块发生错误，也可以通过其他已正确接收的帧图像进行时间维度线性内插，从而获得其所在时间位置的重建图像。这样，能够在帧级别上减少由于实时信源信道失配所造成的延时抖动，提高了容错率。
本公开的技术方案可以应用于无人机中。图3是示出了根据本公开一个实施例的无人机30的框图。如图3所示，无人机30包括成像装置310、处理器320以及传输单元330。
成像装置310被配置为捕获包括多个帧的图像序列。例如，成像装置310可以包括分布在无人机上的一个或更多个摄像机。
处理器320被配置为对成像装置310所捕获的包括多个帧的图像序列执行操作。具体地，处理器320对所捕获的包括多个帧的图像序列进行时间下采样，以形成多个子序列。处理器320还对所形成的多个子序列分别进行编码，形成编码后的多个子序列。此外，处理器320还根据编码后的多个子序列中的各个编码后的帧的大小以及当前信道带宽的估计值，选择要传输的编码后的帧。
例如，处理器320可以从每一个编码后的子序列中找出时间上最早的帧，并将这些编码后的帧进行组合以形成一个组。处理器320依次重复该操作以形成多个组。并且，处理器320根据每个组中各个编码后的帧的大小以及当前信道带宽的估计值，选择每个组中要传输的编码后的帧。
例如，处理器320可以根据以下条件来选择组中要传输的编码后的帧：
S≤T
其中，S表示组中所选择的编码后的帧的总码流大小，T表示信道带宽。优选地，处理器320选择每个组中尽可能多的数量的编码后的帧进行传输。
备选地，处理器320可以根据以下条件来选择组中要传输的编码后的帧：
T-D≤S≤T+D
其中，S表示组中所选择的编码后的帧的总码流大小，T表示信道带宽，D表示容忍门限。优选地，处理器320选择每个组中尽可能多的数量的编码后的帧进行传输。
传输单元330被配置为传输由处理器320所选择的帧。例如，传输单元330可以包括采用多种无线通信技术(例如蜂窝通信、蓝牙、WiFi等)的无线通信模块。
采用根据本公开的实施例的无人机，在执行图像传输任务时，能够在帧级别上减少由于实时信源信道失配所造成的延时抖动，从而提高了容错率。
此外，本公开的实施例可以借助于计算机程序产品来实现。例如，该计算机程序产品可以是计算机可读存储介质。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当在计算设备上执行该计算机程序时，能够执行相关的操作以实现本公开的上述技术方案。
例如，图4是示出了根据本公开一个实施例的计算机可读存储介质40的框图。如图4所示，计算机可读存储介质40包括程序410。该程序410在由至少一个处理器运行时，使得至少一个处理器执行以下操作：对包括多个帧的图像序列进行时间下采样，形成多个子序列；对多个子序列分别进行编码，形成编码后的多个子序列；以及根据编码后的多个子序列中的各个编码后的帧的大小以及当前信道带宽的估计值，选择要传输的编码后的帧。
备选地，当程序410由至少一个处理器运行时，使得至少一个处理器执行以下操作：从每一个编码后的子序列中找出时间上最早的帧，并将这些编码后的帧进行组合以形成一个组；依次重复该操作以形成多个组；以及根据每个组中各个编码后的帧的大小以及当前信道带宽的估计值，选择每个组中要传输的编码后的帧。
本领域技术人员可以理解，本公开的实施例中的计算机可读存储介质40的示例包括但不限于：半导体存储介质、光学存储介质、磁性存储介质、或任何其他的计算机可读存储介质。
上文已经结合优选实施例对本公开的方法和涉及的设备进行了描述。本领域技术人员可以理解，上面示出的方法仅是示例性的。本公开的方法并不局限于上面示出的步骤和顺序。
应该理解，本公开的上述实施例可以通过软件、硬件或者软件和硬件两者的结合来实现。本公开的这种设置典型地提供为设置或编码在例如光介质(例如CD-ROM)、软盘或硬盘等的计算机可读介质上的软件、代码和/或其他数据结构、或者诸如一个或多个ROM或RAM或PROM芯片上的固件或微代码的其他介质、或一个或多个模块中的可下载的软件图像、共享数据库等。软件或固件或这种配置可安装在计算设备上，以使得计算设备中的一个或多个处理器执行本公开实施例所描述的技术方案。
此外，上述每个实施例中所使用的设备的每个功能模块或各个特征可以由电路实现或执行，所述电路通常为一个或多个集成电路。设计用于执行本说明书中所描述的各个功能的电路可以包括通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)或通用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、或分立的硬件组件、或以上器件的任意组合。通用处理器可以是微处理器，或者所述处理器可以是现有的处理器、控制器、微控制器或状态机。上述通用处理器或每个电路可以由数字电路配置，或者可以由逻辑电路配置。此外，当由于半导体技术的进步，出现了能够替代目前的集成电路的先进技术时，本公开也可以使用利用该先进技术得到的集成电路。
运行在根据本发明的设备上的程序可以是通过控制中央处理单元(CPU)来使计算机实现本发明的实施例功能的程序。该程序或由该程序处理的信息可以临时存储在易失性存储器(如随机存取存储器RAM)、硬盘驱动器(HDD)、非易失性存储器(如闪速存储器)、或其他存储器系统中。用于实现本发明各实施例功能的程序可以记录在计算机可读记录介质上。可以通过使计算机系统读取记录在所述记录介质上的程序并执行这些程序来实现相应的功能。此处的所谓“计算机系统”可以是嵌入在该设备中的计算机系统，可以包括操作系统或硬件(如外围设备)。
如上，已经参考附图对本发明的实施例进行了详细描述。但是，具体的结构并不局限于上述实施例，本发明也包括不偏离本发明主旨的任何设计改动。另外，可以在权利要求的范围内对本发明进行多种改动，通过适当地组合不同实施例所公开的技术手段所得到的实施例也包含在本发明的技术范围内。此外，上述实施例中所描述的具有相同效果的组件可以相互替代。

Claims (15)

1.一种用于处理视频数据的方法，包括：
对图像序列进行时间下采样，形成多个子序列；
对多个子序列分别进行编码，形成编码后的多个子序列；以及
根据编码后的多个子序列中的各个帧的大小以及当前的信道带宽，选择要传输的帧，
其中，所述选择要传输的帧包括：
以组为单位进行传输，根据每个组中的每个子序列当前帧码流大小以及实时的信道带宽，对该组中的所述多个子序列的当前帧码流进行组合发送。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据以下条件来选择组中要传输的帧：
S≤T
其中，S表示组中所选择的帧的总码流大小，T表示信道带宽。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，根据以下条件来选择组中要传输的帧：
T-D≤S≤T+D
其中，S表示组中所选择的帧的总码流大小，T表示信道带宽，D表示容忍门限。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，选择每个组中尽可能多的数量的帧进行传输。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述信道带宽的值是预先定义的；或
所述信道带宽的值是采用信道带宽估计器通过计算得到的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，根据以下条件来选择组中要传输的帧：
在保证S最接近T的前提下，选择每个组中尽可能多的数量的帧进行传输；
其中，S表示组中所选择的帧的总码流大小，T表示信道带宽。
7.一种用于处理视频数据的方法，包括：
在选择要传输的帧时，以组为单位进行传输，根据每个组中各个帧的大小以及实时的信道带宽，选择每个组中要传输的帧。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，根据以下条件来选择组中要传输的帧：
S≤T
其中，S表示组中所选择的帧的总码流大小，T表示信道带宽。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，根据以下条件来选择组中要传输的帧：
T-D≤S≤T+D
其中，S表示组中所选择的帧的总码流大小，T表示信道带宽，D表示容忍门限。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，选择每个组中尽可能多的数量的帧进行传输。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述信道带宽的值是预先定义的；或
所述信道带宽的值是采用信道带宽估计器通过计算得到的。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，
每个所述组中要传输的帧包括经过编码的帧。
13.根据权利要求7所述的方法，其中，根据以下条件来选择组中要传输的帧：
在保证S最接近T的前提下，选择每个组中尽可能多的数量的帧进行传输；
其中，S表示组中所选择的帧的总码流大小，T表示信道带宽。
14.一种无人机，包括：
处理器，被配置为选择要传输的帧；
传输单元，被配置为以组为单位进行所述传输；
所述处理器还被配置为用于实现根据权利要求1至13中任一项所述的方法。
15.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序由至少一个处理器运行时，使所述至少一个处理器执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法。
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