用户体验质量驱动的立体视频可靠传输理论与技术研究

3D media can bring the user with immersive audio-visual experiences, it is the main streams of multimedia information technology. The popularity of 3D video applications must have the support of fast and efficient distribution methods. Mobile Internet which has the advantages of convenient, flexible, rich in content and etc., undoubtedly, will be the main channels of the upcoming 3D multimedia information transportation. Mobile Internet provides a best of effort service, suffer from bandwidth variation and packets-loss. Designing reliable transmission mechanism cater to 3D video is a challenge to both industry and academic. Building QoE prediction model for internet based 3D media service is the first research topic of this project. Base on the QoE prediction model, 3D video adaptive transmission mechanism in mobile internet will be explored. This project will take the latest advances in video coding ,control theory and human visual system characteristics as a integral parts，develope a 3D video adaptive transmission scheme conforming to MPEG-DASH standards. Aiming at the applications based on UDP protocal, unequal error protection scheme jointly considering the application layer FEC,physical layer FEC and the inherent hierarchical attributes of compressed video stream is developed. It provides the users with the best perception quality under bandwidth and delay constrains. The outcome of this projects will improve the quality of video service and utilization of network bandwidth，make significant sense for the popularity of 3D media application.

3D视频可以带给用户身临其境的视觉体验，是多媒体信息技术的发展方向。3D视频应用的普及必须有快速高效的传播手段支撑，通过移动互联网获取信息具有方便、灵活、内容丰富等特点，是未来3D多媒体信息传播的主要渠道。针对移动互联网带宽波动范围大、信道误码/丢包不可避免等特点，研究与3D视频特性相匹配的可靠传输机制是亟待解决的关键问题。本项目首先研究网络3D视频服务所需的QoE预测模型,用视频客观参数预测感知质量；在此基础上研究以体验质量最大化为目标的3D视频自适应传输机制,针对网络视频业务，充分利用人眼的感知特性，设计符合MPEG-DASH协议的3D视频自适应传输方法；针对无线视频传输，研究结合应用层、物理层前向纠错的跨层3D视频流不等差错保护机制，使用户在延迟、带宽受限的环境下，获得最佳的感知质量。其研究成果有助于提高视频服务质量和效率，对推动基于移动互联网的3D视频服务发展有重要意义

本项目针对网络视频可靠传输技术展开研究，取得的主要研究成果如下：.1）提出了一种用于信道带宽受限条件下传输H.264 / AVC编码视频的近最佳的跨层FEC方案，在应用层使用系统Raptor码，在物理层使用速率兼容的打孔卷积（RCPC）码。在提出的方案中，为了充分利用压缩视频数据的重要性不同的特点，我们根据每个源数据包对重构视频质量的贡献，为其分配了不同的优先级。首先通过理论分析，获得理想情况下最优跨层Raptor-RCPC FEC的满足最优视频传输条件的传输参数，然后提出一种从最优解点搜索的启发式算法，以获得传输参数，在实际情况中接近最佳。计算机仿真结果表明，与先前的工作相比，该方案可以在加性高斯白噪声和瑞利信道上传输的视频质量得到显著的提高。.2）提出了一种三输入模糊控制器旨在提高用户观看在线视频时的体验质量（QoE）。 模糊逻辑的引入能够解决在基于缓冲器的自适应控制器中没有规则来设置合理的缓冲器阈值的问题。 归一化的吞吐量，缓冲区级别和缓冲区变化用作控制器的输入，以最小化由有限的比特率级别引起的不可避免的失配，并帮助系统收敛到稳定状态。 在三种模拟网络条件和实际车辆条件下，将提出的控制器与其他三个控制器进行比较。 同时使用QoE模型来获得直观，全面的结果。 结果表明，在所有四个条件下，所提出的控制器都可以提供比其他算法更好的QoE。.提出了一种针对高效视频编码的新的码率控制算法。该算法充分利用了视频序列空时相关性，基于空时域上下文提出了新的参数更新算法。此外，基于运动复杂度提出了3）一种新的基本单元层目标比特分配算法。实验证明，所提出的基于空时域上下文和运动复杂度码率控制算法在各方面性能优越，不仅输出码率更接近目标码率而且视频质量提高、波动性减小。.研究成果可用于基于网络的各类视频服务。