基于TFRC协议的视频自适应传输机制及仿真实验*

在研究TFRC协议的基础上,将延迟抖动作为网络拥塞的预警信号,对TFRC协议拥塞避免阶段的速率控制算法进行了改进,并将改进后的TFRC协议运用到网络视频传输速率控制中,以实现视频自适应传输.通过基于EvalVid工具集的NS-2仿真实验证明了基于TFRC协议的视频自适应传输机制能够有效地提高视频传输QoS.     

视频通信的网络自适应传输控制技术

针对视频传输中的拥塞控制问题，对网络自适应传输控制技术进行了研究，该技术综合了UDP与TCP的传输特性，能够对网络拥塞进行自适应控制。提出了该技术的技术框架和实现方案，并将其应用在一个端到端的视频传输系统中。实验结果表明，网络自适应传输控制技术可以为视频通信提供良好的传输质量保障。     

基于SDN架构的高性能网络拥塞避免策略

拥塞管理是高性能网络领域的重要研究方向,网络拥塞会对网络的全局性能产生较大影响。现有的拥塞管理多采用分布式拥塞避免策略,能够在一定程度上解决网络的拥塞问题,但其处理过程基于局部信息,不能充分利用网络资源,处理效率偏低。近期,人们提出软件定义网络(SDN)架构,该架构采用集中控制器和多层网络技术,能够较好地获取网络的全局信息。在原有工作的基础上提出了一种基于SDN架构的全局拥塞避免策略OSCP,该策略在拥塞信息获取和控制信息的传输上,改进了原有的解决方案,并结合自适应传输进行网络路由。实验结果表明,该策略可以较好地避免和解决网络中存在的拥塞问题,降低网络延迟并提高饱和吞吐率。     

数字校园环境下录播系统视频流优化方案的研究

为提高网络带宽的利用效率,立足解决数字校园环境下录播视频系统网络拥塞,录制画面迟滞等实际问题,提出了一种有限带宽网络下视频流传输的优化策略。经实验表明,系统在降低网络带宽占用,减少网络拥塞、视频时延、提高带宽利用率和改善视频质量等方面效果明显。     

差异化可靠传输拥塞控制算法

随着网络通信技术和应用的快速发展, 应用程序提出越来越精细化、差异化的数据传输性能需求, 然而传统网络传输协议较低的灵活性导致其无法满足各类应用的差异化需求, 亟需研究差异化的可靠传输控制协议以适应未来场景. 本文提出一种差异化可靠传输协议, 并重点提出一种基于可靠度的差异化可靠传输拥塞控制机制, 为不同的可靠度差值设计不同的拥塞避免和拥塞恢复策略, 并通过带宽估计策略精准调节拥塞阈值. 经实验验证, 差异化可靠传输拥塞机制在传输效率方面相比基于丢包和基于时延的拥塞算法有较大提升, 同时实现了良好的公平性.     

运动感知基于缓存的自适应视频流传输

目的 基于缓存的自适应视频流传输策略无需估测实时带宽,直接通过缓存变化量与码率的映射函数选取符合当前网络状况的最佳质量码流传输。传统基于缓存的自适应视频传输不考虑内容特征,在码率选择上为不同运动级别视频内容均使用相同的码率映射函数,在不稳定的无线网络环境中高运动强度内容的码率急剧降低会严重伤害用户体验质量（QoE）,提出运动感知基于缓存的自适应视频流传输（MA-BBA）算法。方法 MA-BBA算法根据片段运动级别确定码率映射函数,对运动强度高的内容快速切换到较高码率,而对于运动强度较低的内容则使用较为保守的码率,从而使得缓存资源能够位于安全边界之上且较多分配给高级别运动内容,提高不同运动强度内容的平均质量,使整体QoE得到优化。结果 在公开的无线网络带宽数据集上实现本文MA-BBA算法,基于吞吐量的自适应传输算法（TBA）和基于缓存的自适应传输算法（BBA）。MA-BBA在高运动强度内容的平均质量上比TBA和BBA分别提高1.7%和1.2%,且质量波动区间更小。MA-BBA在平均缓存利用率上达到72%,大大高于TBA的45.9%和BBA的45.4%。结论 MA-BBA算法与现有的码率自适应算法TBA和BBA相比,大大提高了缓存资源利用率,提高了对资源要求最苛刻的高级别运动内容的传输质量,减小码率切换幅度频率,优化了视频服务的整体QoE。     

基于代理缓存的视频传输综述

通过高速网络传输视频已被广泛关注,但视频的存储量较大,为防止网络拥塞,应采取一系列有效的策略来解决视频传输问题。文章介绍了基于代理缓存技术的视频传输策略：代理前缀缓存、基于段的代理缓存、视频切分技术和中介等。从不同侧面解决视频传输过程中的拥塞问题,以保证良好的视频传输。     

基于RTCP的闭环码率调控和流量整形策略

网络监控系统中的实时视频质量容易受网络带宽影响。针对此问题,提出了一种基于RCTP控制报文的闭环码率调控策略,即通过分析RTCP接收者报包(Receiver Report, RR)的反馈信息,调整编码器码率,以自适应网络承载能力;又进一步针对H. 264码流传输的高突发性,提出了码流流量整形策略,用以抑制数据突发,从而避免因突发引起的瞬时网络阻塞,减小网络丢包。实验结果表明,本策略有效地降低了码流的传输丢包率,提高了实时视频质量。     

一种基于拥塞发现的强化学习P2P网络视频点播预取策略

在P2P(Peer to Peer)网络视频点播中设计合理的视频内容预取策略,可以有效地解决视频观看中出现的缓冲等待时间过长、服务器负载过大等问题。而现有的P2P网络视频预取方法往往考虑了视频内容的发现而忽略了节点本身的状态监控,在网络拥塞发生时存在视频播放观看不佳的情况。提出了一种基于拥塞发现的强化学习P2P网络视频点播预取策略,通过监测节点的拥塞状况以及带宽等参数,采用Q-learning学习算法综合评估网络节点,引导视频预取节点的选择,减少了对网络拥塞节点视频内容的预取。实验结果表明,该方法能提高视频播放流畅性,避免用户在节点发生拥塞时等待时间过长,提高了视频播放效率。     

软件定义无线Mesh网络中的可伸缩视频传输系统

为使无线Mesh网络(WMN)中的视频实现自适应传输,提出一种软件定义网络(SDN)架构下的可伸缩视频传输系统。通过SDN架构将WMN的控制平面分离出来并由控制器负责集中控制和优化。将视频传输问题建模为拥塞概率约束下的视频质量最大化问题,并给出一种基于大偏差理论的线上自适应算法对该问题进行求解。实验结果表明,相比基线算法,该算法的PSNR值、MOS评分较高,平均丢包率较低。     

基于内容丢帧的视频自适应传输优化策略

根据用户对视频内容的个性化偏好,提出结合语义事件与精彩度的视频内容分级方法,构建时域内基于多粒度语义内容的统一丢帧模型,在 RTP/RTSP 流媒体服务器中基于语义丢帧算法设计了视频自适应传输优化策略。实验结果表明,本文提出的基于内容的丢帧策略在网络性能、语义质量等方面优于传统基于帧类型的丢帧策略。     

跳帧转码的运动矢量合成研究

由于终端设备、通信网络的异构性，视频服务需要提供跳帧转码功能，而直接使用输入码流运动矢量的视频跳帧算法导致视频质量下降严重．在前向主导运动矢量选择算法的基础上，讨论了运动矢量合成时运动矢量越界和主导帧内块不同处理方法对视频质量的影响，提出基于帧内刷新结构的前向主导运动矢量选择算法．实验结果表明，该算法可以有效阻断错误漂移，降低码率，提高视频质量．     

基于运动区域定位的视频水印算法

提出一种基于运动区域定位的视频水印算法.算法采用独立分量分析(ICA)算法,从原始视频的相邻两帧中提取包含这两帧相对运动信息的运动分量帧.根据提取的运动分量帧,定位原始视频帧中相对运动最剧烈的区域,此区域对应至原始视频相邻两帧中的前帧,即为嵌入水印的运动区域.在嵌入水印时,采用基于Watson视觉模型的量化索引调制(QIM)算法,以保证算法的鲁棒性.实验结果表明,本算法在保持视频良好视觉质量的同时,对高斯白噪声、MPEG-2压缩、帧删除及帧剪裁具有较好的鲁棒性.     

A motion location based video watermarking scheme using ICA to extract dynamic frames

In this paper, we propose a novel video watermarking scheme based on motion location. In the proposed scheme, independent component analysis is used to extract a dynamic frame from two successive frames of original video, and the motion is located by using the variance of 8 × 8 block in the extracted dynamic frame. Then according to the located motion, we choose a corresponding region in the former frame of the two successive frames, where watermark is embedded by using the quantization index modulation algorithm. The procedure above is repeated until each frame of the video (excluding the last one) is watermarked. The simulations show that the proposed scheme has a good performance to resist Gaussian noising, MPEG2 compression, frame dropping, frame cropping, etc. This work was originally presented in the Fifth International Symposium on Neural Networks.     

Rate-smoothed schedule with tolerable data dropping for video coding stream

Most algorithms of smoothing schedule compute the required bit rate of video transmission to satisfy all the transmitted data. In this paper, our proposed tolerable data dropping algorithm can adjust transmitting data to fit available bit rate. MPEG-4 with fine grained scalability (FGS) can support partial data dropping to adapt to available bandwidth network. The algorithm is based on the minimum variance bandwidth allocation (MVBA) algorithm proposed by Salehi et al. to compute the bit rate such that still ensuring that the buffer never underflows and overflows for MPEG-4 FGS streams under the limited bandwidth resource. We prove that our proposed algorithm, named MVBADP, is smoother than the MVBA algorithm. The experimental results show the peak rate, the number of rate changes, and the ratio of total dropping data, and the PSNR for four test sequences with different content characteristics. They are varied by buffer sizes and tolerable dropping ratios. We found that the MVBADP algorithm can reduce the peak rate and the number of changes when the transmitted data are dropped by tolerable dropping ratio, especially on the video sequences with the high motion and complex texture characteristic and larger size change of the consecutive frame.     

基于运动矢量细化的帧率上变换与HEVC结合的视频压缩算法

将帧率变换技术与新型视频压缩编码标准HEVC相结合有利于提升视频的压缩效率。针对直接利用HEVC码流信息中的低帧率视频的运动矢量进行帧率上变换时效果不理想的问题,文中提出了一种基于运动矢量细化的帧率上变换与HEVC结合的视频压缩算法。首先,在编码端对原始视频进行抽帧,降低视频帧率;其次,对低帧率视频进行HEVC编解码;然后,在解码端与从HEVC码流中提取出的运动矢量相结合,利用前向-后向联合运动估计对其进行进一步的细化,使细化后的运动矢量更加接近于对象的真实运动;最后,利用基于运动补偿的帧率上变换技术将视频序列恢复至原始帧率。实验结果表明,与HEVC标准相比,所提算法在同等视频质量下可节省一定的码率。同时,与其他算法相比,在节省码率相同的情况下,所提算法重建视频的PSNR值平均可提升0.5 dB。     

Frame Selection for Dynamic Caching Adjustment in Video Proxy Servers

By caching video data, a video proxy server close to the clients can be used to assist video delivery and alleviate the load of video servers. We assume a video can be partially cached and a certain number of video frames are stored in the proxy server. In our setting, the proxy server is allowed to cache the passing data from the video server. A video provides several options (levels) in terms of bandwidth requirement over the server-proxy path. For each video, the proxy server decides to cache a smaller amount of data at a lower level or to accumulate more data to reach a higher level. The proxy server can dynamically adjust the cached video data by choosing an appropriate level based on the network condition or the popularity of the video. We propose a frame selection scheme, Dynamic Chunk Algorithm, to determine which frames are to be cached in the proxy server for the dynamic caching adjustment scenario. The algorithm guarantees the rate constraint over the server-proxy path to be satisfied for each level. This approach also maintains the set of cached frames at a higher level as a superset of the cached frames at a lower level. Hence, it enforces the proxy server to simply cache more data without dropping frames when it intends to reduce network bandwidth consumption for a video and vice versa.     

Online smoothness with dropping partial data based on advanced video coding stream

Most studies of smoothing video stream compute the required bit rate of video transmission to satisfy all the transmitted data. In this paper, our proposed online smoothing with tolerable data dropping algorithm can adjust the bit rate as smooth as possible. Several multimedia encoding schemes, such as advanced video coding (AVC), can support partial data dropping to adapt to available bandwidth network. The AVC stream can be adapted by smoothing algorithm to ensure video quality for a given set of constraints where these constraints may be either static after the session set up or may dynamically change over the session duration. Our algorithm is based on the online minimum variance bandwidth allocation algorithm to look ahead a window of frames, dynamically adjusting the required bit rate such that ensuring smoothness when the buffer encounters underflow or overflow for video stream. Furthermore, we add the scheme of data dropping into this algorithm to increase the possibility of smoothing bit rates. The experimental results show the peak rate, the average ratio of dropped data, and the coefficient of variation for five test sequences with different content characteristics such as the average frame size, the peak/mean ratio of frame size, and the average frame bit rate. Experimental parameters are varied by window sizes and tolerable dropping ratios. The algorithm can significantly reduce the peak rate and the coefficient of variation when the transmitted packets are allowed dropping by a user-defined dropping ratio.     

基于人体姿态估计与聚类的特定运动帧获取方法

运动视频中特定运动帧的获取是运动智能化教学实现的重要环节,为了得到视频中的特定运动 帧以便进一步地对视频进行分析,并利用姿态估计和聚类的相关知识,提出了一种对运动视频提取特定运动帧 的方法。首先选用 HRNet 姿态估计模型作为基础,该模型精度高但模型规模过大,为了实际运用的需求,对 该模型进行轻量化处理并与 DARK 数据编码相结合,提出了 Small-HRNet 网络模型,在基本保持精度不变的情 况下参数量减少了 82.0%。然后利用 Small-HRNet 模型从视频中提取人体关节点,将每一视频帧中的人体骨架特 征作为聚类的样本点,最终以标准运动帧的骨架特征为聚类中心,对整个视频进行聚类得到视频的特定运动帧, 在武术运动数据集上进行实验。该方法对武术动作帧的提取准确率为 87.5%,能够有效地提取武术动作帧。     

一种新的直播服务器实现框架

提出了一种新颖的直播服务器构架，在服务器中采用轮询式处理模式，并以RTP、RTSP和UDP协议为基础构造协议栈。在此基础上从两个方面考虑提高直播服务器的性能：在服务器中应用简单的平滑策略以平滑数据的发送过程，增加直播服务器的并发数；以音频数据的发送时间为基准进行媒体数据的发送，以增加服务器对视频流帧率波动的适应性。所提出的直播服务器实现框架和提高服务器性能的措施对于开发直播服务器的实践活动具有参考意义。