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基于千兆以太网的立体视频实时传输系统设计与实现

作　者: 肖基诰
导　师: 侯永宏
学　校: 天津大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 立体视频 实时传输 DirectShow 以太网
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 54次
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内容摘要


随着计算机网络和视频压缩技术的迅速发展,视频点播、远程教学、视频会议等流媒体技术得到了越来越广泛的应用。然而,当前大部分的视频传输系统都是基于平面视频内容,这已经无法满足人们对于立体视频的观看需求。立体视频与平面视频相比,增加了景物的深度信息,能给观看者带来更真实的立体感。因此立体视频是下一代多媒体技术的必然趋势,基于立体视频的传输系统有着重要的研究价值。本文以DirectShow为开发平台,结合流媒体技术设计了一个基于以太网的立体视频实时传输系统。在前端采集部分,通过8个摄像头对同一场景进行实时采集,然后利用网卡将这些原始YUV视频发送到接收端;接收端对收到的视频先进行YUV到RGB的色彩空间转换,然后合成为单路立体视频,并在3D显示器上播放出来。由于传输的是多路未经压缩的原始视频,所以数据率极大,这就要求传输速度足够的高,才能保证视频的流畅播放。提出并实现了一种适用于未压缩视频流的抗丢包方案,该方案通过在发送端对视频数据进行简单的像素交织,以及接收端的插值处理,达到了在5%传输丢包率的情况下,视频质量无明显的下降。提出并实现了一种低开销的多视点视频流同步方案,当某个视点发生多帧丢失时能较好的恢复丢失的视频帧,实现多路之间的帧同步。传统的千兆以太网传输的业务数据速率很低,一般只能达到300Mbps~400Mbps左右,本文通过采用多线程、多套接字以及优化网络参数等技术实现了最高900Mbps的数据传输速率,完全能满足8视点视频流实时传输的需要。本文利用多线程技术对8路视频进行并行传输,并对数据包编号,便于在接收端进行包失序重排,并利用自定义的中值滤波算法对丢失的数据包进行恢复。通过实验证明,本算法不仅极大的减小了丢包所产生的错误,而且速度快、消耗CPU资源少,达到了预期的要求。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 课题的研究背景和意义  8-9
  1.2 研究现状  9-10
  1.3 课题可行性分析  10
  1.4 主要工作和论文结构  10-12
第二章 Windows网络编程与DirectShow系统概述  12-22
  2.1 Windows Socket网络编程技术  12-15
    2.1.1 套接字（Socket）的概念  12-13
    2.1.2 Windows Socket的基本函数  13-14
    2.1.3 阻塞、非阻塞与异步处理  14-15
  2.2 DirectShow概述  15-19
    2.2.1 DirectShow系统组成  15-16
    2.2.2 过滤器  16-17
    2.2.3 媒体类型  17
    2.2.4 过滤器图表管理器  17-18
    2.2.5 过滤器中的数据流动  18-19
  2.3 多线程编程  19-21
    2.3.1 线程与进程  19-20
    2.3.2 进程间通信  20
    2.3.3 线程间的同步  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章 实时传输关键技术研究  22-32
  3.1 网络协议的选择  22-23
  3.2 网络分析工具介绍  23-28
    3.2.1 网络性能测试工具Iperf  23-25
    3.2.2 网络协议分析工具Wireshark  25-28
  3.3 Socket参数对传输性能的影响  28-29
  3.4 视频QoS要求与实现  29-31
    3.4.1 视频对网络的QoS要求  29-30
    3.4.2 流量与拥塞控制  30-31
    3.4.3 丢包与乱序处理  31
  3.5 本章小结  31-32
第四章 网络发送端的设计与实现  32-45
  4.1 总体方案选择  32-33
  4.2 YUV视频格式  33-35
  4.3 网络发送Filter的设计  35-43
    4.3.1 视频数据交织与编号  35-38
    4.3.2 DirectShow开发环境的配置  38-40
    4.3.3 网络发送Filter的功能实现  40-43
  4.4 网络发送Filter的功能验证  43-44
  4.5 本章小结  44-45
第五章 网络接收端的设计与实现  45-56
  5.1 总体方案选择  45
  5.2 网络接收Filter的设计  45-52
    5.2.1 包乱序处理  45-48
    5.2.2 丢包恢复  48-49
    5.2.3 多输出网络接收Filter的实现  49-52
  5.3 网络接收Filter的验证  52-55
  5.4 本章小结  55-56
第六章 总结与展望  56-57
  6.1 全文总结  56
  6.2 系统改进展望  56-57
英文缩略语表  57-58
参考文献  58-60
发表论文和参加科研情况说明  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信
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