一種多媒體教學(xué)信息管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及多媒體教學(xué)領(lǐng)域，具體地講，設(shè)及一種多媒體教學(xué)信息管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)是將教師講課的視頻信息傳送到服務(wù)器上，W便于不能到課 堂聽課的學(xué)生能夠通過(guò)觀看講課視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)，但是，目前對(duì)教師視頻信息傳輸?shù)亩际遣?用有線方式，布線較麻煩。但是，現(xiàn)有的視頻壓縮方案，比如H. 264、MPEG-4等等仍然是非常 落后的技術(shù)，但如今我們正在引進(jìn)更高效率視頻編碼（HEVC，即H. 265)卻仍然是不爭(zhēng)的事 實(shí)。
[0003] 肥VC壓縮方案是一種更高效率視頻編碼壓縮方案，可W使1080P視頻內(nèi)容時(shí)的壓 縮效率提高50%左右，運(yùn)就意味著視頻內(nèi)容的質(zhì)量將上升許多，而且可W節(jié)省下大量的網(wǎng) 絡(luò)帶寬。肥VC的目標(biāo)是在H.264/AVC hi曲profile的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用更加靈活的四叉 樹編碼塊劃分、基于方向的帖內(nèi)預(yù)測(cè)與預(yù)測(cè)類型、自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)選擇機(jī)制等新技術(shù)， 在保證相同視頻圖像質(zhì)量的前提下，視頻流的碼率減少50%，即壓縮效率提高一倍。然而， 肥VC仍然采用和H. 264/AVC類似的編碼結(jié)構(gòu)，帖內(nèi)編碼帖（I帖）就成為影響重建視頻質(zhì)量 的關(guān)鍵因素之一。在視頻編碼過(guò)程中，為了容錯(cuò)、場(chǎng)景切換和隨機(jī)存取等需要，通常在編碼 視頻序列中周期性的插入I帖。但由于I帖的編碼效率遠(yuǎn)低于帖間編碼帖（P帖、B帖），當(dāng) 目標(biāo)碼率不足時(shí)，在編碼過(guò)程中如果不對(duì)I帖加W控制，就會(huì)導(dǎo)致重建后的I帖質(zhì)量低于相 鄰的P帖或B帖，在重建視頻播放過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)視頻"閃爍"現(xiàn)象，嚴(yán)重影響視頻觀看質(zhì) 量。
[0004] 視頻編碼中的碼率控制模塊根據(jù)給定的目標(biāo)碼率來(lái)計(jì)算QP值，而QP值直接影響 到視頻的重建質(zhì)量，在視頻編碼中起著重要作用。在肥VC的參考代碼HMl0.0 中，共提供了 兩種碼率控制參考模型，一種是基于像素的URQOJnified Rate-如antization)模型，一種 是R-Iambda模型。URQ模型能夠?qū)Ψ蔞C中尺寸多變的編碼塊起到較好的控制效果，但是 在碼率分配階段，URQ模型并沒(méi)有對(duì)I帖加W區(qū)分，沒(méi)有考慮改善I帖的重建質(zhì)量。因此， 采用URQ模型編碼時(shí)，周期性插入I帖導(dǎo)致的視頻"閃爍"現(xiàn)象較為嚴(yán)重，該模型已逐漸被 R-Iambda模型取代。R-Iambda模型考慮了各類型帖不同的編碼效率，在為I帖分配目標(biāo)碼 率時(shí)，會(huì)根據(jù)I帖的bpp(bits per pixel)值進(jìn)行調(diào)整，為I帖分配較多目標(biāo)碼率。調(diào)整方 式如表1所示，其中，Tcufpi。表示為I帖分配的目標(biāo)碼率。 陽(yáng)0化]表1R-Iambda碼率控制模型中I帖目標(biāo)碼率調(diào)整方法
[0007] 但是，運(yùn)種調(diào)整不夠靈活，不能隨著視頻內(nèi)容的變化而變化。經(jīng)過(guò)調(diào)整，雖然I帖 的重建視頻質(zhì)量得到了改善，但是由于I帖消耗的目標(biāo)碼率過(guò)多，容易造成其后的P帖/B 帖目標(biāo)碼率不足，影響其重建質(zhì)量。尤其是一個(gè)視頻序列的最后若干帖，重建質(zhì)量下降嚴(yán) 重，如圖2所示。圖2(a)和圖2(b)分別顯示了在歷10.0 中，采用R-Iambda碼率控制模型編 碼標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試序列Container (352 X 288)和Boat (704 X 576)后的重建視頻客觀質(zhì)量（PSNR)， 兩個(gè)序列最后若干帖的重建質(zhì)量都出現(xiàn)了較大下降。但是，如果給I帖分配的目標(biāo)碼率不 足，由于I帖的編碼效率較低，在編碼完若干個(gè)CTU之后，目標(biāo)碼率就會(huì)消耗殆盡，如圖3所 示。后續(xù)CTU由于無(wú)法得到足夠的目標(biāo)碼率進(jìn)行編碼，其QP值會(huì)逐漸增大，造成CTU的重 建質(zhì)量嚴(yán)重下滑，影響對(duì)I帖的整體重建質(zhì)量。本發(fā)明從碼率控制的角度，通過(guò)優(yōu)化分配目 標(biāo)碼率，達(dá)到利用較少碼率平滑I帖和相鄰帖之間的主觀質(zhì)量，抑制視頻"閃爍"的目的，同 時(shí)，提高重建視頻的整體客觀質(zhì)量，避免出現(xiàn)視頻序列最后若干帖重建質(zhì)量下降的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是一種多媒體教學(xué)信息管理系統(tǒng)，多媒體教學(xué)視頻信息 采取無(wú)線傳輸，省去了布線麻煩，且采用高效的視頻壓縮方法，節(jié)省傳輸帶寬，提高視頻觀 看質(zhì)量。
[0009] 本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的：
[0010] 一種多媒體教學(xué)信息管理系統(tǒng)，包括攝像頭，其特征是：所述攝像頭連接控制器， 所述控制器分別連接無(wú)線發(fā)送端和RAM存儲(chǔ)器，所述控制器通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通 信，所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器與校園服務(wù)器通信，所述校園服務(wù)器與瀏覽服務(wù)器通信，所述瀏覽服務(wù) 器與一組學(xué)生訪問(wèn)終端通信，所述學(xué)生訪問(wèn)終端設(shè)置有視頻播放模塊。
[0011] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述無(wú)線發(fā)送端采用Zi濁ee射頻發(fā)送端，所述 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器包括Zi濁ee射頻接收端、微處理器和網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊。
[0012] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述控制器采用肥VC視頻壓縮對(duì)攝像頭采集 的視頻圖像進(jìn)行壓縮，計(jì)算帖內(nèi)編碼帖I帖中各個(gè)CTU的目標(biāo)碼率，并采用R-Iambda模型 計(jì)算I帖中各個(gè)CTU的QP值。
[0013] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述I帖中各個(gè)CTU的目標(biāo)碼率計(jì)算過(guò)程如 下：
[0014] (1)、獲取視頻圖像的帖內(nèi)編碼帖，即I帖，預(yù)測(cè)當(dāng)前待編碼的編碼樹單元CTU的運(yùn) 動(dòng)信息和復(fù)雜度信息，W及當(dāng)前I帖的整帖復(fù)雜度信息；
[001引 似、根據(jù)CTU的運(yùn)動(dòng)信息，提取I帖的全局運(yùn)動(dòng)信息，并判斷當(dāng)前CTU是否是運(yùn)動(dòng) CTU ；
[0016](3)、針對(duì)非運(yùn)動(dòng)CTU，根據(jù)當(dāng)前CTU的復(fù)雜度信息和I帖的復(fù)雜度信息，判斷當(dāng)前 CTU是紋理復(fù)雜CTU，還是紋理平坦CTU ;
[0017](4)、根據(jù)不同的CTU類型，為CTU優(yōu)化分配目標(biāo)碼率，并采用R-Iambda模型計(jì)算 CTU的QP值。
[0018] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述步驟（1)具體包括如下步驟：
[0019] (11)、獲得當(dāng)前待編碼CTU在前一帖對(duì)應(yīng)位置處的CTU，提取其運(yùn)動(dòng)信息；
[0020](12)、采用線性預(yù)測(cè)方法，預(yù)測(cè)當(dāng)前CTU的運(yùn)動(dòng)信息；
[0021] (13)、獲得I帖之前一帖的整帖復(fù)雜度信息，W及當(dāng)前待編碼CTU在前一帖對(duì)應(yīng)位 置處CTU的復(fù)雜度信息；
[0022](14)、采用線性預(yù)測(cè)方法，預(yù)測(cè)當(dāng)前I帖的整帖復(fù)雜度信息和當(dāng)前CTU的復(fù)雜度信 息。
[0023] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述步驟（2)具體包括如下步驟：
[0024](21)、將各CTU的運(yùn)動(dòng)向量分解為水平運(yùn)動(dòng)向量MV,和垂直運(yùn)動(dòng)向量MVy; 陽(yáng)0對(duì) （22)、分別統(tǒng)計(jì)各CTU的MVx和MVy,計(jì)算出現(xiàn)概率最大的MVx和MVy,將其作為水平 方向和垂直方向的全局運(yùn)動(dòng)向量MVey和MVCy;
[0026](23)、將各CTU的MVx和MVy與MVex和MVCy進(jìn)行比較，判斷當(dāng)前CTU是否是運(yùn)動(dòng) CTU。
[0027] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述步驟（4)具體包括如下步驟：
[0028](41)、計(jì)算當(dāng)前I帖的剩余目標(biāo)碼率；
[0029] 他）、當(dāng)剩余目標(biāo)碼率大于0時(shí)，根據(jù)CTU的運(yùn)動(dòng)向量值和I帖的運(yùn)動(dòng)向量值為運(yùn) 動(dòng)CTU分配目標(biāo)碼率，根據(jù)CTU的復(fù)雜度信息和I帖的復(fù)雜度信息，為非運(yùn)動(dòng)CTU分配目標(biāo) 碼率；
[0030](43)、當(dāng)剩余碼率小于等于0時(shí)，計(jì)算當(dāng)前已編碼CTU的實(shí)際編碼碼率均值，根據(jù) 該均值為當(dāng)前CTU分配目標(biāo)碼率。
[0031] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述步驟（42)中，為運(yùn)動(dòng)CTU分配目標(biāo)碼率的 具體方法為：
[0033] 為紋理復(fù)雜CTU和紋理平坦CTU分配目標(biāo)碼率的具體方法為：
陽(yáng)03引其中，MVey為當(dāng)前I帖的全局運(yùn)動(dòng)向量在水平方向（X軸方向）的分量，MVy為當(dāng)前CTU的運(yùn)動(dòng)向量在水平方向（X軸方向）的分量，Ti為第i個(gè)I帖所分配的目標(biāo)碼率，Ttudedc? 為當(dāng)前I帖中已編碼CTU的實(shí)際編碼碼率之和，Nwt:第i個(gè)I帖中未編碼CTU的個(gè)數(shù)，MVy 為當(dāng)前CTU的運(yùn)動(dòng)向量在垂直方向（y軸方向）的分量，MV(；y為當(dāng)前I帖的全局運(yùn)動(dòng)向量在 垂直方向（y軸方向）的分量，MADmtraFr自為當(dāng)前I帖的整帖圖像復(fù)雜度，MADeurCTU為當(dāng)前CTU 的復(fù)雜度。
[0036] 作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述步驟（43)中，為運(yùn)動(dòng)CTU和紋理復(fù)雜CTU 分配目標(biāo)碼率的具體方法為：
[0038] 為紋理平坦CTU分配目標(biāo)碼率的具體方法為：
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明的攝像頭采集的教師講課 的視頻信息發(fā)送到控制器，控制器對(duì)視頻信息采用肥VC視頻壓縮方法進(jìn)行壓縮，降低了 視頻傳輸占用的帶寬，提高了視頻傳輸效率，壓縮后的視頻圖像通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器發(fā)送到校 園服務(wù)器，校園服務(wù)器將視頻信息發(fā)送給瀏覽服務(wù)器，學(xué)生訪問(wèn)終端的視頻播放模塊采用 肥VC視頻解碼方法對(duì)視頻解碼后進(jìn)行播放，明顯抑制解碼視頻"閃爍"現(xiàn)象，改善視頻解碼 的觀看效果。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 圖1為肥VC重建視頻"閃爍"示意圖。
[0042] 圖2為Container序列和Boat序列采用R-Iambda模型編解碼后的重建視頻客觀 質(zhì)量示意圖。
[0043] 圖3為I帖目標(biāo)碼率不足時(shí)每個(gè)CTU所分配的目標(biāo)碼率。
[0044] 圖4為基于R-Iambda碼率控制模型的肥VC重建視頻閃爍抑制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0045] 下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0046] 參見圖1-圖4,本發(fā)明包括攝像頭，所述攝像頭連接控制器，所述控制器分別連接 無(wú)線發(fā)送端和RAM存儲(chǔ)器，所述控制器通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通信，所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器 與校園服務(wù)器通信，所述校園服務(wù)器與瀏覽服務(wù)器通信，所述瀏覽服務(wù)器與一組學(xué)生訪問(wèn) 終端通信，所述學(xué)生訪問(wèn)終端設(shè)置有視頻回放模塊。
[0047] 所述無(wú)線發(fā)送端采用Zi濁ee射頻發(fā)送端，所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器包括Zi濁ee射頻接收 端、微處理器和網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊。
[0048] 所述控制器采用肥VC視頻壓縮方法，所述視頻回放模塊采用肥VC視頻解壓縮方 法。 W例為了抑制肥VC重建視頻"閃爍"現(xiàn)象，改善重建視頻主觀視覺(jué)質(zhì)量，本發(fā)明還提出 了一種基于R-Iambda碼率控制模型的肥VC重建視頻閃爍抑制方法。該方法首先根據(jù)I帖 中不同區(qū)域產(chǎn)生"閃爍"現(xiàn)象的差異程度，對(duì)I帖的CTU進(jìn)行分類（運(yùn)動(dòng)CTU，紋理復(fù)雜CTU， 紋理平坦CTU)，然后對(duì)不同類型CTU采用不同的碼率優(yōu)化分配方法，利用R-Iambda碼率控 制模型計(jì)算CTU的QP值，平滑I帖和相鄰帖之間的主觀視覺(jué)質(zhì)量差異，在抑制"閃爍"現(xiàn)象 的同時(shí)，提高重建視頻的整體主客觀質(zhì)量。
[0050] 新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)肥VC雖然引入了更加靈活的四叉樹編碼塊劃分、基于方向 的帖內(nèi)預(yù)測(cè)與預(yù)測(cè)類型等利于帖內(nèi)編碼的新技術(shù)，但仍然采用和H. 264/AVC類似的編碼結(jié) 構(gòu)，I帖的編碼效率仍大大低于P帖和B帖，對(duì)于需要周期性插入I帖的視頻應(yīng)用來(lái)說(shuō)，I帖 的重建質(zhì)