[发明专利]融合视频特征分析的可伸缩编码视频码率自适应选择方法

权利要求书

1.一种融合视频特征分析的可伸缩编码视频码率自适应选择方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、面向可伸缩编码视频的特征信息离线计算与表达：从原视频逐帧分析以及编码视频逐帧逐层分析两个方面开展空间、时间、质量相关分析，并将特征分析结果在改进的MPD文件中进行描述；

步骤2、融合视频特征与观看体验的质量评价模型构建：一方面对于短时区间视频片段，基于视频特征进行视频质量计算，另一方面在长时区间视频传输和播放过程中，基于观看体验进行视频质量计算，最终综合上述两个方面因素，构建视频质量综合评价模型；

步骤3、吞吐量与缓存感知的视频码率在线自适应选择：首先在步骤2优化目标基础上，结合视频传输与播放的约束，构建视频码率选择优化问题；其次通过带宽预测与缓存监控，获取优化问题求解需求知道的相关带宽与缓存条件；最后通过遍历可选择的视频块编码方式以及层数，求解最优的下载码率；

步骤4、自适应视频码率选择系统构建：基于步骤1～步骤3分析与设计结果进行构建，包括视频服务器和视频客户端两大部分，视频服务器与视频客户端之间基于HTTP协议通信和传输；其中视频服务器存储了改进的MPD文件以及不同编码方式和层数的视频块；视频客户端用于MPD文件解析、对下载每个视频块的编码方式及层数进行决策，以及对已下载的视频块进行解码和播放。

2.根据权利要求1所述的融合视频特征分析的可伸缩编码视频码率自适应选择方法，其特征在于，步骤1面向可伸缩编码视频的特征信息离线计算与表达，具体步骤如下：

步骤S101，编码前原视频逐帧基本特征计算：包括原视频第i帧图像清晰度的特征值运动性的特征值高频性的特征值分别为：

其中f'(x,y)＝iFFT(H(FFT(f(x,y))))，M为图像像素行数，N为图像像素列数，f_i(x,y)为原视频第i帧图像I_i的x行y列的像素的灰度值；H(u,v)为低通滤波器，D(u,v)为输入的二维图像，D₀为给定阈值；

步骤S102，可伸缩编码视频逐帧逐层质量特征计算：包括分辨率、帧率、信噪比，

解码后图像的分辨率特征值等于图像的行像素数乘以列像素数；帧率特征值等于图像序列构成视频的帧率；信噪比特征值等于：

3.根据权利要求1所述的融合视频特征分析的可伸缩编码视频码率自适应选择方法，其特征在于，步骤2融合视频特征与观看体验的质量评价模型构建，具体包括以下步骤：

步骤S201，基于视频特征的短时区间视频质量计算：

对于具有K帧的完整视频，基于视频特征的视频质量函数QC为视频质量函数的累加值：

其中R^X_i,Y、F^X_i,Y、S^X_i,Y分别为分辨率特征值、帧率特征值、信噪比特征值；α₁，α₂，α₃分别为与清晰度Fⁱ_definition、运动性Fⁱ_motion、高频性Fⁱ_HF正相关的系数；

步骤S202，基于观看体验的长时区间视频质量计算：

基于观看体验的长时区间视频质量QV表示为视频质量函数变化量平方以及缓存量与设定阈值偏差量的平方之和：

其中b(i)为下载第i帧时客户端的剩余缓存量；根据视频实际传输时第i帧选择的特定编码方式X、特定层Y，B为预设的理想缓存量，β以及γ为预设的惩罚系数；

步骤S203，视频质量综合评价模型构建：

采用QC与QV加权和的形式：

QE＝QC+λQV

其中λ为设置的系数。