本發(fā)明將隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)應(yīng)用于可伸縮視頻傳輸?shù)牟黄降缺Ｗo(hù)，通過在端系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)編碼策略，以解決網(wǎng)絡(luò)丟包對(duì)視頻傳輸帶來的不利影響，從而提高視頻傳輸?shù)目煽啃院托省?br/>
背景技術(shù)：
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，一方面，網(wǎng)絡(luò)上的視頻應(yīng)用越來越受到人們的喜愛和關(guān)注，而另一方面，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)卻工作在丟包環(huán)境，且沒有服務(wù)質(zhì)量保證；而視頻傳輸?shù)囊粋€(gè)關(guān)鍵問題是需要將視頻服務(wù)質(zhì)量維持在一個(gè)可以接受的級(jí)別，因此，如何在不可靠的網(wǎng)絡(luò)上提供可靠、高效以及具有伸縮性的實(shí)時(shí)視頻流傳輸，意義重大且面臨諸多挑戰(zhàn)。對(duì)于實(shí)時(shí)視頻流傳輸，傳統(tǒng)基于重傳的ARQ方法不是一個(gè)切實(shí)可行的方案，一方面由于重傳需要額外的時(shí)間開銷，不能滿足實(shí)時(shí)需要；另一面，如果采用ARQ方法，在視頻多播通信中會(huì)引起反饋風(fēng)暴問題。利用網(wǎng)絡(luò)編碼(NetworkCoding，NC)技術(shù)可以有效地避免以上問題，縮減重發(fā)的數(shù)據(jù)包數(shù)目，提高網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬利用率、降低網(wǎng)絡(luò)延遲、提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。在端系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)編碼添加冗余的方法可以解決視頻傳輸?shù)目煽啃詥栴}；中繼節(jié)點(diǎn)通過隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼來提高視頻傳輸?shù)目共铄e(cuò)性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率，可以解決視頻傳輸?shù)男蕟栴}。申請(qǐng)人經(jīng)過查新，未檢索本發(fā)明相關(guān)的專利。但是找到相似的幾篇文獻(xiàn)，分別是：[1]ThomosN,FrossardP.Raptornetworkvideocoding[C],ProceedingsoftheInternationalworkshoponmobilevideo,2007:19-24.[2]ThomosN,FrossardP.Networkcodingofratelessvideoinstreamingoverlays[J].IEEETransactionsonCircuitsandSystemsforVideoTechnology,2010,20(12):1834-1847.[3]FujimuraA,OhSY,GerlaM.Networkcodingvs.erasurecoding:reliablemulticastinadhocnetworks[C].IEEEMilitaryCommunicationsConference(MILCOM),2008:1-7.[4]WangH,KuoCCJ,RobustvideomulticastwithjointnetworkcodingandAL-FEC[C].IEEEInternationalSymposiumonCircuitsandSystems,Seattle:IEEE,2008:2062-2065.[5]MatsudaTandTakineT.Multicastcommunicationswithreedsolomon/networkjointcodinginwirelessmultihopnetworks[J].JournalofCommunications,2009,4(11):856-864.目前，針對(duì)聯(lián)合端系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)的編碼來提供可靠、高效的視頻傳輸?shù)睦碚摵蛯?shí)踐方面，國內(nèi)外關(guān)注的重點(diǎn)不同。到目前為止，大多數(shù)對(duì)端系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)的聯(lián)合編碼的研究只是一個(gè)簡單的疊加過程。文獻(xiàn)[1][2]對(duì)聯(lián)合端系統(tǒng)前向糾錯(cuò)碼(PacketLevelForwardErrorControl，PL_FEC)和中繼節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)編碼的視頻傳輸方案與只在端系統(tǒng)或中繼節(jié)點(diǎn)編碼的方案進(jìn)行比較，證明了聯(lián)合端系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)編碼的方案性能更優(yōu)，但沒有考慮端系統(tǒng)PL_FEC和中繼節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)編碼的相互干擾，只是對(duì)兩種編碼簡單疊加后的性能進(jìn)行比較。文獻(xiàn)[3][4][5]針對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼和應(yīng)用層FEC應(yīng)用到視頻多播通信中的聯(lián)合設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探索，將FEC和網(wǎng)絡(luò)編碼分別實(shí)現(xiàn)在端系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)，接收端根據(jù)由RS編碼的校驗(yàn)矩陣和線性網(wǎng)絡(luò)編碼解碼矩陣兩次解碼完成對(duì)源視頻的恢復(fù)，提高了視頻傳輸?shù)目煽啃?，但沒有考慮編碼的復(fù)雜度、優(yōu)化、變化的服務(wù)質(zhì)量等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種聯(lián)合端系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)編碼的魯棒視頻傳輸方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。第一步：發(fā)送端按視頻質(zhì)量失真模型優(yōu)化求解出冗余分配方案，然后按照冗余分配方案對(duì)可伸縮視頻流排序、建立可伸縮視頻流交織打包格式、構(gòu)造編碼包并生成冗余包，然后將編碼包和冗余包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上；所述視頻質(zhì)量失真模型是基于可伸縮視頻流特性和網(wǎng)絡(luò)編碼約束的視頻傳輸優(yōu)化模型，如下式所示：，優(yōu)化的目標(biāo)是考慮可伸縮視頻流自身特性、編碼特性以及網(wǎng)絡(luò)容量限制，合理的安排可伸縮視頻流的冗余分配，從而保證視頻質(zhì)量失真最小，如下式所示：min{Doverall(W)}s.t.wi,j≤wi+1,j,i=0,1,......,T-2,j=0,1,......,Q-1wi,j≤wi,j+1,i=0,1,......,T-1,j=0,1,......,Q-2其中，Doverall是視頻傳輸總的失真；W是分層碼流的寬度，用可擴(kuò)展單元寬度分配矩陣表示，優(yōu)化的目地就是確定一個(gè)最優(yōu)的W，使得視頻質(zhì)量失真最??；H是分層碼流的高度，由數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的大小和碼流的數(shù)據(jù)量決定；M是數(shù)據(jù)包的長度；wi,j為一個(gè)GOP中可擴(kuò)展單元SU(i,j)的寬度，wi,j直接決定可擴(kuò)展單元SU(i,j)分配的冗余量；ρi,j(wi,j)為可擴(kuò)展單元SU(i,j）的寬度為wx,j時(shí)數(shù)據(jù)包丟失的概率；σi,j為可擴(kuò)展單元SU(i,j）的重要程度；hi,j為一個(gè)GOP中可擴(kuò)展單元SU(i,j)的高度；T和Q分別為時(shí)間層和質(zhì)量層；N為可伸縮碼流排序后生成的總的數(shù)據(jù)包數(shù)目；r為添加的冗余包數(shù)目；Btot為分配給一個(gè)GOP的總的碼流；第二步：網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)執(zhí)行隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼生成編碼包；第三步：接收端對(duì)從網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)接收的編碼包采用高斯-約旦消元法分層解碼得到視頻數(shù)據(jù)包，從視頻數(shù)據(jù)包中提取視頻數(shù)據(jù)，利用視頻數(shù)據(jù)恢復(fù)出原始的可伸縮視頻流。所述建立可伸縮視頻流交織打包格式包括如下具體步驟：1）求解視頻傳輸優(yōu)化模型，得到可伸縮碼流中最優(yōu)的分層碼流的高度和寬度，根據(jù)最優(yōu)的分層碼流的高度和寬度將不同層的碼流劃分成不同大小的數(shù)據(jù)塊；2）采用交織讀取的方式提取數(shù)據(jù)塊，計(jì)算數(shù)據(jù)塊在數(shù)據(jù)包中的填充位置，然后將數(shù)據(jù)塊填充到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包位置中。所述構(gòu)造編碼包并生成冗余包包括以下步驟：用最優(yōu)的分層碼流的寬度除以緩存區(qū)總的寬度，求解出冗余包的添加比例，然后對(duì)填充好的數(shù)據(jù)包執(zhí)行隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼，生成編碼包和冗余包。網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)執(zhí)行隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼的流程包括如下步驟：1）中繼節(jié)點(diǎn)從輸入鏈路接收來自同一組的數(shù)據(jù)包，然后將來自同一條輸入鏈路的數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)到同一個(gè)緩存；2）緩存中的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)大于編碼最小上限時(shí)，在有限域中隨機(jī)的選擇編碼系數(shù)構(gòu)成編碼矩陣并對(duì)緩存中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行線性組合生成新的編碼包；3）將生成的新的編碼包發(fā)送到該中繼節(jié)點(diǎn)的輸出鏈路；所述編碼矩陣是基于梯形分割的下三角全局編碼矩陣，當(dāng)?shù)趇-1層的碼流不能正確解碼時(shí)，不采用將第i-1層的碼流直接丟失，而是等待第i層碼流到達(dá)后繼續(xù)解碼。根據(jù)最優(yōu)的分層碼流的高度和寬度，確定編碼矩陣的行數(shù)和列數(shù)，然后用有限域中的基本運(yùn)算構(gòu)建基于梯形分割的下三角全局編碼矩陣，該矩陣是一種稀疏矩陣，矩陣從左到右依次存放重要程度遞增的碼流，重要的碼流存放在矩陣的靠右的部分，不重要的碼流存放在矩陣的靠左的部分，這樣可以提高重要的碼流參與網(wǎng)絡(luò)編碼的概率；提取基于梯形分割的下三角全局編碼矩陣編碼向量，用編碼向量乘以同組數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)構(gòu)成的矩陣生成編碼包。用高斯-約旦消元法分層解碼的過程為：1）接收端從輸入鏈路上接收編碼包，對(duì)于同一組中的編碼包，根據(jù)可擴(kuò)展單元的高度和寬度提取收到的編碼包中的可擴(kuò)展單元的編碼塊和編碼向量，并分別存儲(chǔ)到編碼包緩存和編碼向量緩存中；2）在有限域中計(jì)算可擴(kuò)展單元的編碼向量構(gòu)成的矩陣的秩，當(dāng)該矩陣的秩等于可擴(kuò)展單元的寬度，即可擴(kuò)展單元的編碼向量構(gòu)成的矩陣滿秩時(shí)，在有限域中用高斯-約旦消元法求解出可擴(kuò)展單元的編碼向量構(gòu)成的矩陣的逆矩陣M；3）用逆矩陣M乘以可擴(kuò)展單元編碼塊矩陣解碼出原始的可擴(kuò)展單元，按碼流重要性順序，即根據(jù)可擴(kuò)展單元中時(shí)間層和質(zhì)量層ID號(hào)循環(huán)完成下一個(gè)可擴(kuò)展單元的解碼過程。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)主要有以下幾方面的不同：1）為實(shí)施基于網(wǎng)絡(luò)編碼的視頻流不平等保護(hù)策略，現(xiàn)有的視頻失真模型沒有考慮中繼節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)編碼對(duì)源視頻數(shù)據(jù)包的丟失概率的影響，而本發(fā)明方法建立了基于網(wǎng)絡(luò)編碼的視頻質(zhì)量失真模型。2）現(xiàn)有技術(shù)對(duì)端系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)的聯(lián)合編碼的研究只是一個(gè)簡單的疊加過程，接收端需要兩次解碼完成對(duì)源視頻的恢復(fù)；而本發(fā)明方法將端系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)編碼過程統(tǒng)一，接收端只需要一次解碼即可恢復(fù)源視頻。3）在端系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合設(shè)計(jì)方面，現(xiàn)有技術(shù)沒有明確給出端系統(tǒng)如何構(gòu)造有效的冗余包方法本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明公開了一種聯(lián)合端系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)編碼的魯棒視頻傳輸方法，主要解決如何在不可靠的網(wǎng)絡(luò)上提供可靠、高效以及具有伸縮性的視頻流傳輸。該方法包括：設(shè)計(jì)可伸縮視頻編碼的不平等保護(hù)算法，可伸縮碼流優(yōu)先級(jí)劃分方法，視頻流交織打包算法，以及視頻質(zhì)量失真模型，并通過對(duì)視頻質(zhì)量失真模型優(yōu)化求解得到最優(yōu)的冗余分配方案；發(fā)送端在待傳輸?shù)膲嚎s信源碼流中通過隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼添加適當(dāng)冗余，從端系統(tǒng)角度保證視頻傳輸?shù)目煽啃?；中繼節(jié)點(diǎn)通過隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼減少了網(wǎng)絡(luò)帶寬資源消耗，并且提高了視頻傳輸?shù)男屎涂共铄e(cuò)性能。本發(fā)明保證了接收端按可伸縮碼流重要性順序獲得分層碼流，提高了視頻傳輸質(zhì)量，并能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中不同終端的帶寬、計(jì)算能力和分辨率的需求。附圖說明圖1為本發(fā)明的總流程圖；圖2為可伸縮視頻流交織打包格式示意圖；圖3為可伸縮視頻流交織打包子流程圖；圖4為建立視頻質(zhì)量失真模型子流程圖；圖5為三種基于UEP策略的網(wǎng)絡(luò)編碼矩陣示意圖；其中圖5a為塊對(duì)角全局編碼矩陣BDGCM，圖5b為梯形全局編碼矩陣LGCM，圖5c為本發(fā)明基于梯形分割的下三角全局編碼矩陣LTGCM；M表示視頻數(shù)據(jù)，k表示數(shù)據(jù)的寬度，r表示數(shù)據(jù)的冗余度。圖6為中繼節(jié)點(diǎn)隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼子流程圖；圖7為接收端網(wǎng)絡(luò)解碼子流程圖；圖8為在不同的丟包率和不同的網(wǎng)絡(luò)編碼策略的情況下視頻重建質(zhì)量仿真圖；其中，圖8（a）為利用只在端系統(tǒng)編碼（RNC）方法、一般的隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼方法（RLNC）和本發(fā)明方法(R2NC)分別對(duì)coastguard視頻序列進(jìn)行仿真得到的峰值信噪比仿真圖；圖8（b）為利用只在端系統(tǒng)編碼（RNC）方法、一般的隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼方法（RLNC）和本發(fā)明方法(R2NC)分別對(duì)Forman視頻序列進(jìn)行仿真得到的峰值信噪比仿真圖；圖9為在丟包率為15%的情況下，采用不同的網(wǎng)絡(luò)編碼策略，接收端收到的主觀視頻質(zhì)量；其中，圖9（a）為原始視頻圖像；圖9（b）為利用本發(fā)明方法對(duì)coastguard_qcif視頻序列進(jìn)行仿真得到的主觀視頻質(zhì)量；圖9（c）為利用只在端系統(tǒng)編碼的方法對(duì)coastguard_qcif視頻序列進(jìn)行仿真得到的主觀視頻質(zhì)量；圖9（d）為利用一般的隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼方法對(duì)coastguard_qcif視頻序列進(jìn)行仿真得到的主觀視頻質(zhì)量。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明將網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用于可伸縮視頻傳輸保護(hù)，通過在端系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)編碼策略，以解決網(wǎng)絡(luò)丟包對(duì)視頻傳輸帶來的不利影響，從而提高視頻傳輸?shù)目煽啃院托?。參照?qǐng)D1，本發(fā)明聯(lián)合端系統(tǒng)和中繼節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)編碼的魯棒視頻傳輸方法，包括如下步驟：第一步：發(fā)送端對(duì)可擴(kuò)展視頻流排序、打包，再構(gòu)造編碼包并按視頻質(zhì)量失真模型優(yōu)化求解后的冗余分配方案生成冗余包：（1）合理的安排可伸縮視頻流可以有效的降低網(wǎng)絡(luò)丟包對(duì)接收端視頻質(zhì)量的影響；（2）設(shè)計(jì)基于網(wǎng)絡(luò)編碼的不平等保護(hù)策略，對(duì)不同重要性的碼流打包，實(shí)施不同程度的保護(hù)?；诳蓴U(kuò)展單元的可伸縮視頻流交織打包格式如圖2所示：其中可伸縮碼流被分為T個(gè)時(shí)間層和Q個(gè)質(zhì)量層，根據(jù)時(shí)間層和質(zhì)量層將視頻流組成一個(gè)可擴(kuò)展單元。圖中白色部分的數(shù)據(jù)EPSU(i,j)為對(duì)可伸縮視頻流的可擴(kuò)展單元SU(i,j)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼后的編碼包，而灰色部分的數(shù)據(jù)RPSU(i,j)為對(duì)SU(i,j)通過網(wǎng)絡(luò)編碼添加的冗余包，總的編碼包數(shù)目為N個(gè)，而冗余包數(shù)目為r個(gè)。其中hi,j為可擴(kuò)展單元SU(i,j)的高度，而wi,j為可擴(kuò)展單元SU(i,j)的寬度。接收端根據(jù)可擴(kuò)展單元的寬度解碼，當(dāng)接收端收到wi,j以上個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)包后，可擴(kuò)展單元SU(i,j)可以解碼。其中重要性高的可擴(kuò)展單元由較少的數(shù)據(jù)包組成，即可擴(kuò)展單元的寬度較小時(shí)可以獲得更多的保護(hù)，接收端只需要較少數(shù)量的數(shù)據(jù)包就可以完成解碼，從而保證在接收端可以獲得更高的解碼概率?；诳蓴U(kuò)展單元的可伸縮視頻流交織打包流程如圖3所示，包括如下步驟：a）求解視頻傳輸優(yōu)化模型，得到可伸縮碼流中最優(yōu)的分層碼流的高度H和寬度W。根據(jù)最優(yōu)的分層碼流的高度H和寬度W將不同層的碼流劃分成不同大小的數(shù)據(jù)塊；b）采用交織讀取的方式提取數(shù)據(jù)塊，計(jì)算數(shù)據(jù)塊在數(shù)據(jù)包中的填充位置，然后將數(shù)據(jù)塊填充到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包位置中；c)根據(jù)最優(yōu)的分層碼流的高度H和寬度W，用最優(yōu)的分層碼流的寬度W處以緩存區(qū)總的寬度，求解出冗余包的添加比例，然后對(duì)填充好的數(shù)據(jù)包執(zhí)行隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼，生成編碼包和冗余包。（3）建立基于可伸縮視頻流特性和網(wǎng)絡(luò)編碼約束的視頻傳輸優(yōu)化模型，優(yōu)化的目標(biāo)是考慮可伸縮視頻流自身特性、編碼特性以及鏈路容量限制，合理的安排可伸縮視頻碼流和端系統(tǒng)的冗余分配，從而保證視頻質(zhì)量失真最小。其中建立視頻質(zhì)量失真模型的流程如圖4所示，包括如下步驟：（a）端系統(tǒng)通過實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)的方法獲得可伸縮視頻流可擴(kuò)展單元SU丟失后的視頻PSNR值，再計(jì)算出可擴(kuò)展單元丟失造成的視頻流PSNR下降值，用來確定該可擴(kuò)展單元的重要性δi,j；（b）通過實(shí)驗(yàn)仿真計(jì)算出接收端收不到該視頻流可擴(kuò)展單元SU的概率，即得到可擴(kuò)展單元丟失的概率表達(dá)式；（c）當(dāng)獲得一個(gè)GOP中所有可擴(kuò)展單元的以上兩項(xiàng)值后，構(gòu)建總體視頻質(zhì)量失真模型Doverall。所述視頻質(zhì)量失真模型是基于可伸縮視頻流特性和網(wǎng)絡(luò)編碼約束的視頻傳輸優(yōu)化模型，建立的視頻質(zhì)量失真模型優(yōu)化的目標(biāo)是通過尋找最優(yōu)的冗余分配和碼流安排方法使得視頻質(zhì)量失真最小。對(duì)于可伸縮視頻傳輸系統(tǒng)，采用端到端系統(tǒng)性能優(yōu)化判據(jù)主要以接收端重建視頻的峰值信噪比PSNR值度量。為建立視頻質(zhì)量失真模型，將可伸縮碼流分為T個(gè)時(shí)間層和Q個(gè)質(zhì)量層，根據(jù)時(shí)間層和質(zhì)量層將視頻流組成一個(gè)可擴(kuò)展單元。用i代表時(shí)間層編號(hào)，j代表質(zhì)量層編號(hào)，其中i取值從0到T-1，j取值0到Q-1，每個(gè)可擴(kuò)展單元SU(i,j)的寬度為wi,j，可擴(kuò)展單元的高度為hi,j，如下式所示：，優(yōu)化的目標(biāo)是考慮可伸縮視頻流自身特性、編碼特性以及網(wǎng)絡(luò)容量限制，合理的安排可伸縮視頻流的冗余分配，從而保證視頻質(zhì)量失真最小，如下式所示：min{Doverall(W)}s.t.wi,j≤wi+1,j,i=0,1,......,T-2,j=0,1,......,Q-1wi,j≤wi,j+1,i=0,1,......,T-1,j=0,1,......,Q-2其中，Doverall是視頻傳輸總的失真，即一個(gè)GOP中總體可擴(kuò)展單元丟失造成的視頻質(zhì)量下降值；W是分層碼流的寬度，用可擴(kuò)展單元寬度分配矩陣表示，優(yōu)化的目地就是確定一個(gè)最優(yōu)的W，使得視頻質(zhì)量失真最小；H是分層碼流的高度，由數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的大小和碼流的數(shù)據(jù)量決定；M是數(shù)據(jù)包的長度；wi,j為一個(gè)GOP（畫面組）中可擴(kuò)展單元SU(i,j)的寬度，wi,j直接決定可擴(kuò)展單元SU(i,j)分配的冗余量；ρi,j(wi,j)為可擴(kuò)展單元SU(i,j）的寬度為wi,j時(shí)數(shù)據(jù)包丟失的概率，即考慮應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼對(duì)視頻傳輸進(jìn)行保護(hù)時(shí)可擴(kuò)展單元SU(i,j)丟失的概率，而此概率同源端使用隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼時(shí)為SU（i，j）視頻數(shù)據(jù)所添加的冗余量直接相關(guān)；σi,j為一個(gè)GOP中可擴(kuò)展單元SU(i,j）的重要程度；hi,j為一個(gè)GOP中可擴(kuò)展單元SU(i,j)的高度，與具體的視頻內(nèi)容和編碼方式有關(guān)；T和Q分別為時(shí)間層和質(zhì)量層；N為可伸縮碼流排序后生成的總的數(shù)據(jù)包數(shù)目；r為添加的冗余包數(shù)目；Btot為分配給一個(gè)GOP的總的碼流；第二步，考慮可伸縮碼流特性，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)編碼策略：（1）設(shè)計(jì)一種梯形全局編碼矩陣用于中繼節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)編碼策略；設(shè)計(jì)了一種基于梯形分割的下三角全局編碼矩陣（LTGCM）如圖5（c）所示，該編碼矩陣不但保證了圖5（b）矩陣的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)?shù)趇-1層的碼流不能正確解碼時(shí)，不采用將第i-1層的碼流直接丟失，而是等待第i層碼流到達(dá)后繼續(xù)解碼，而且需要更少的冗余，編碼向量之間具有很高的線性無關(guān)性，提高了接收端的解碼概率。所述基于梯形分割的下三角全局編碼矩陣的構(gòu)造方法為：根據(jù)最優(yōu)的分層碼流的高度H和寬度W，確定編碼矩陣的行數(shù)和列數(shù)，然后用有限域中的基本運(yùn)算構(gòu)建基于梯形分割的下三角全局編碼矩陣，該矩陣是一種稀疏矩陣，矩陣從左到右依次存放重要程度遞增的碼流，重要的碼流存放在矩陣的靠右的部分，不重要的碼流存放在矩陣的靠左的部分，這樣可以提高重要的碼流參與網(wǎng)絡(luò)編碼的概率。（2）中繼節(jié)點(diǎn)執(zhí)行隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼的流程如圖6所示，包括如下步驟：（a）中繼節(jié)點(diǎn)從輸入鏈路接收來自同一組的數(shù)據(jù)包，并將來自同一條輸入鏈路的數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)到同一個(gè)緩存；（b）緩存中的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)大于編碼最小上限時(shí)，在有限域中隨機(jī)的選擇編碼系數(shù)構(gòu)成編碼向量，使之符合基于梯形分割的下三角全局編碼矩陣的形式，然后對(duì)緩存中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行線性組合生成新的編碼包；線性組合的過程為：提取基于梯形分割的下三角全局編碼矩陣編碼向量，用編碼向量乘以同組數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)構(gòu)成的矩陣生成編碼包。（c）將生成的編碼包發(fā)送到該中繼節(jié)點(diǎn)的輸出鏈路。第三步：接收端對(duì)收到的編碼包采用高斯-約旦消元法分層解碼并將其恢復(fù)成原始的視頻序列，流程圖如圖7所示，包括如下步驟：Step1、接收端對(duì)同一組中的數(shù)據(jù)包，根據(jù)可擴(kuò)展單元的高度和寬度，提取編碼塊和編碼向量；Step2、在有限域中計(jì)算可擴(kuò)展單元的編碼向量構(gòu)成的矩陣的秩，當(dāng)矩陣滿秩時(shí)，在有限域中用高斯-約旦消元法求解出可擴(kuò)展單元的編碼向量構(gòu)成的矩陣的逆矩陣M；Step3、用全局編碼矩陣的逆矩陣M乘以可擴(kuò)展單元編碼塊矩陣解碼出原始的可擴(kuò)展單元；Step4、按碼流重要性順序，循環(huán)完成下一個(gè)可擴(kuò)展單元的解碼過程。本發(fā)明的效果可以通過以下對(duì)Forman序列和Coastguard序列的仿真結(jié)果進(jìn)一步說明：（1）利用不同網(wǎng)絡(luò)編碼方法在丟包率為0～0.35的情況下，對(duì)峰值信噪比值進(jìn)行仿真，其結(jié)果如圖8中所示，圖8表明，采用本發(fā)明方法與其他兩種網(wǎng)絡(luò)編碼方法相比，接收端收到的視頻的平均峰值信噪比值最高。隨著網(wǎng)絡(luò)丟包率的增加，本發(fā)明方法在接收端收到的視頻質(zhì)量緩慢下降，并不隨著丟包率增大而顯著下降。可見本發(fā)明方法的抗差錯(cuò)性能最強(qiáng)。（2）在丟包率為15%的情況下，采用不同的網(wǎng)絡(luò)編碼策略，接收端收到的第187幀coastguard_qcif視頻圖像如圖9所示。圖9表明，在丟包率為15%的情況下，利用本發(fā)明方法與其他兩種編碼方法相比，接收端收到的coastguard_qcif視頻圖像比較清晰。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)例而已，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。