随着移动通信业务的增加.doc

随着移动通信业务的增加，无线通信已获得非常广泛的应用。无线网络除了提供语音服务之外，还提供多媒体、高速数据和视频图像业务。无线通信环境（无线信道、移动终端等）以及移动多媒体应用业务的特点对视频图像的视频图像编码与传输技术已成为当今信息科学与技术的前沿课题。
1无线视频传输技术面临的挑战
数字视频信号具有如下特点：
·数据量大
例如，移动可视电话一般采用QCIF分辨率的图像，它有176X144=25344像开绿灯。如果每个像素由24位来表示，一帧图像的数据量依达594kbit。考虑到实时视频图像传输要求的帧频（电视信号每秒25帧），数据传输速率将达到14.5Mbps！
·实时性要求高
人眼对视频信号的基本要求是，延迟小，实时性好。而普通的数据通信对实时性的要求依比较低，因此相对普通数据通信而言，视频通信要求更好的实时性。
无线环境则具有如下特点：
·无线信道资源有限
由于无线信道环境恶劣，有效的带宽资源十分有限。实现大数据量的视频信号的传输，尤其在面向大众的无线可视应用中，无线信道的资源尤其紧张。
·无线网络是一个时变的网络
无线信道的物理特点决定了无线网络是一个时变的网络。
·无线视频的Qos保障
在移动通信中，用户的移动造成无线视频的Qos保障十分复杂。
由此可以看出，视频信号对传输的需要和无线环境的特点存在尖锐的矛盾，因此无线视频传输面临着巨大的挑战。一般来说，无线视频传输系统的研究设计目标如表1所示。
表1无线视频传输系统的主要性能指标和设计目标
性能指标设计目标视频压缩比
视频传输实时性
视频恢复质量
视频传输鲁棒性
支持Qos的视频业务用尽量少的比特描述视频图像
更短的传输时延，更快的编码速度
获得用户更满意的视频恢复质量
更好适应传输信道的误比特干扰
提供和用户支持费用相当的服务事实上，表1中许多性能指标是相互制约的。例如，视频图像压缩比的提高会增加编码算法的复杂度，因此会影响算法的实时实现，并且可能降低视频的恢复质量。
2视频压缩编码技术
视频信息的数据量十分惊人，要在带宽有限的无线网络上传送，必须经过压缩编码。目前国际上存在两大标准化组织——ITU-T和MPEG——专门研究视频编码方法，负责制公平统一的标准，方便各种视频产品间的互通性。这些协议集中了学术界最优秀的成果。
除各种基于国际标准的编码技术外，还有许多新技术的发展十分引人注目。
2.1基于协议的视频压缩编码技术
国际电信联盟（ITU-T）已经制定的视频编码标准包括H.261（1990年）、H.263（1995年）、H.263+（1998年），2000年11月份将通过H.263++的最终文本。H.26X系列标准是专门用于低比特率视频通信的视频编码标准，具有较高的压缩比，因此特别适合于无线视频传输的需要。它们采用的基本技术包括：DCT变换、运动补偿、量化、熵编码等。H.263+和H.263++中更增加考虑了较为恶劣的无线环境，设计了多种增强码流鲁棒性的方法，定义了分线编码的语法规则。
MPEG制定的视频编码标准有MPEG-1（1990年）、MPEG-2（1994年）、MPEG-4（完善中）。其中MPEG-1、MPEG-2基本已经定稿，使用的基本技术和H.26X相同。MPEG-1、MPEG-2的特点在于针对的应用主要是数字存储媒体，码率高，它们并不适于无线视频传输。人们熟知的VCD、DVD是MPEG-1、MPEG-2的典型应用。随后，MPEG组织注意到了低比特率应用潜在的巨大市场，开始和ITU-T进行竞争。在MPEG-4的制定中，不仅考虑了高比特率应用，还特别包含了适于无线传输的低比特率应用。MPEG-4标准的最大特点是基于视频对象的编码方法。
无线通信终端是多种多样的，其所处的网络结构、规模也是互异的。视频码流的精细可分级性（FineGranularityScalability）适应了传输环境的多样性。
编码协议并不提供完全齐备的解决方案。一般来说，协议内容主要包括码流的语法结构、技术路线、解码方法等，而并未严格规定其中一些关键算法，如运动估计算法、码率控制算法等。运动估计算法在第3部分有较为详细的介绍。码率控制方案在第4部分有较为详细的介绍。
2.2其他视频压缩编码技术
除上述基于协议的视频标准之外，还有一些优秀的算法由于商业的原因，暂时没有被国际标准完全接纳。典型的例子是DCT变换和小波变换之争。虽然利用小波变换可以取得更好的图像恢复质量，但是因为DCT变换使用较早，有很多商业产品的支持，因此小波变换很难在一夜之间取代DCT变换现有的地位。其他编码方法如，分形编码、基于模型的编码方法、感兴趣区优先编码方法等也都取得了一定的成果，具有更强的压缩能力。但是算法实现过于复杂，达到完全实用尚有一段距离。
在基于小波的低比特率图像压缩算法的研究中，根据小波图像系