随着Internet的快速增长和无线接入技术的惊人发展,人们对无线网络多媒体传输表现出巨大的需求。尽管已有相当多的视频通信标准和商用产品相继推出,但利用资源有限的无线网络提供高质量的视频服务依然是个充满挑战的难题。这是因为视频信息往往数据量很大而无线信道传输机制又特别复杂。无线信道有限的带宽资源要求视频信息应该采用高效率的压缩算法去除冗余;而无线环境的时变、易错的特点又要求有控制地添加冗余以保证可靠的传输。因此,这里存在一个效率和可靠性的均衡。研究无线视频传输的目标之一是为了寻找效率与可靠性之间的最优平衡。本文的研究以作者所在实验室承担的国家863重大攻关课题——“数字视音频编码、传输、测试与应用示范系统”和国家自然科学基金重大项目——“未来移动通信系统基础理论与技术研究”为主要背景,研究了提高无线视频传输质量的相关关键技术,并提出一个具有最优的码率分配和鲁棒错误控制的无线视频传输系统。为了进一步提高信源编码的压缩效率,以缓解视频信息量大与无线带宽有限的矛盾,我们采用基于感兴趣区的视频编码算法作为信源编码。基于内容或基于感兴趣区的编码由于考虑了人体视觉系统的特点能够提高视频的主观质量,进而提高带宽的利用率。为了实现基于感兴趣区域编码,视频对象分割是基础。目前常见的对象分割技术多有计算量大的局限而不能适用于资源受限的无线环境,为此本文提出了一种基于块的运动特性的视频对象分割算法,该算法计算量比视频编码中所采用的离散余弦变换的计算量少两个数量级,因而所增加的计算开销可以忽略不计。实验证明,该分割算法的精度能够满足提高视频编码效率的要求。另外,本文基于此对象分割算法,提出了一个新的全局运动估计算法,实验证明所提出的算法的计算效率和精确度。这从另一个方面也证明了视频对象分割算法的计算效率和精度。无线信道作为时变、受限的传输环境,由于受到诸如阴影、衰落以及噪声等因素的影响使无线传输错误不可避免,而且传输错误往往呈现出突发特性。研究已经表明,突发错误对不同协议层的错误特性有着不同于独立同分布错误的影响,因而要全面描述错误特性仅采用平均出错率是不够的,还需要高阶统计量来描述错误间的相关性。为了能够提高传输质量,常用的前向错误纠正和自动重传请求等错误控制措施的设计要建立在对无线信道传输错误特性全面了解的基础之上。为此,本文对无线信道传输错误进行了建模研究,模型分不同的协议层进行,研究内容包括建模的方法和模型参数的估计算法,利用模型能够准确地描述突发错误特性,研究还揭示了不同协议层数据单元错误间的内在关系。利用所获得的不同协议层数据单元的错误模型,分析物理层的前向错误纠正方案的纠错性能和链路层的自动重传请求协议的性能(包括吞吐量效率和时延特性),进一步,揭示无线信道传输错误特性与无线传输错误控制参数间的内在联系。这为优化无线信道传输性能提供了理论依据,特别是为视频传输系统跨层优化提供了可能,也为构建可操作的无线视频传输服务质量保证奠定了基础。最后,我们基于上述的信源编码以及信道传输方面的研究成果,提出了一个联合信源信道优化无线视频传输的方案。该方案通过码率的最优分配,实现视频传输质量失真最小的目的。视频编码器采用了基于感兴趣区编码,码率的分配在信源编码和信道编码之间、信源编码的不同区域之间、信道错误控制的不同手段之间利用跨层优化的方式实现了这个多参数的优化过程。另外,为了提高视频无线传输信道失真估计的精度和对时变信道的快速反应能力,我们利用反馈信息并结合信道错误模型,提出了一种视频传输失真的估计算法。实验结果表明,这个实时无线视频传输系统具有很好的信道自适应性,在信道比较恶化时仍能保持较好的视频主观质量。另外,该系统的优化算法计算效率高。由于对编码技术和信道环境没有特殊的要求,因而该传输系统的方法具有通用性。