發(fā)布時(shí)間：2019-11-21 21:05

【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展,視頻流媒體數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出爆炸式增長(zhǎng)的趨勢(shì),這就對(duì)視頻流媒體的處理與傳輸提出了新的挑戰(zhàn)。一方面,人們對(duì)多媒體資源的需求越來(lái)越多,并且對(duì)接收端視頻質(zhì)量的要求也越來(lái)越高,這就要求提供與流媒體資源相匹配的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸能力;另一方面,受計(jì)算機(jī)的處理能力、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)帶寬、終端處理能力等方面的限制,人們只能將有限的計(jì)算資源分配給重要的視覺(jué)信息進(jìn)行分析和處理。在廣播數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)無(wú)線化、通信寬帶化和存儲(chǔ)高密化的大趨勢(shì)下,為了有效解決網(wǎng)絡(luò)帶寬、視頻質(zhì)量和用戶實(shí)時(shí)性訪問(wèn)之間的矛盾,在提高流媒體播出質(zhì)量的同時(shí)降低通信成本,需要同時(shí)考慮高效視頻編碼、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)傳輸和解碼端的差錯(cuò)恢復(fù)能力等。為了準(zhǔn)確評(píng)估視頻播出質(zhì)量,給以改善人眼視覺(jué)感受為目的的視頻處理、傳輸系統(tǒng)提供判定依據(jù),還需要對(duì)視頻質(zhì)量進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。本論文正是基于上述分析,在采用H.264/SVC視頻預(yù)編碼的前提下,重點(diǎn)研究傳輸過(guò)程中如何提高視頻播出質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。在基于人眼視覺(jué)感知特性的內(nèi)容分析基礎(chǔ)上展開(kāi)研究,所涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括:視頻動(dòng)態(tài)特性描述、視覺(jué)顯著區(qū)域提取、數(shù)據(jù)包調(diào)度策略研究、碼流漸進(jìn)式傳輸表示、網(wǎng)絡(luò)擁塞控制機(jī)制以及視頻質(zhì)量評(píng)價(jià)。本論文的具體研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)可概括如下:1.提出一種反映人眼視覺(jué)特性的視頻動(dòng)態(tài)性描述方法。結(jié)合人眼視覺(jué)感知特性和眼動(dòng)數(shù)據(jù)分析,引入運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)復(fù)雜度和運(yùn)動(dòng)密度三個(gè)特征量,通過(guò)前、背景運(yùn)動(dòng)矢量強(qiáng)度的加權(quán)和來(lái)描述對(duì)應(yīng)幀的動(dòng)態(tài)性,得到的客觀運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度值能夠準(zhǔn)確反映人眼對(duì)于畫面的視覺(jué)感知關(guān)注度。2.提出一種符合人眼視覺(jué)特性的顯著區(qū)域提取方法。該方法在空域通過(guò)頻率域變換利用對(duì)數(shù)譜分析得到空域顯著圖,在時(shí)域根據(jù)視頻動(dòng)態(tài)性描述和視覺(jué)注意模型得到時(shí)域顯著圖,再通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整權(quán)重,對(duì)時(shí)、空域顯著圖進(jìn)行加權(quán)融合,最終提取出與人眼視覺(jué)感知相吻合的顯著區(qū)域。3.提出一種基于視頻動(dòng)態(tài)性的數(shù)據(jù)包調(diào)度策略。在編碼結(jié)構(gòu)分析和率失真模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合視頻動(dòng)態(tài)性描述,同時(shí)考慮主客觀因素對(duì)視頻播出質(zhì)量的影響。首先對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行重要性分析并根據(jù)重要度由高到低對(duì)待傳輸碼流進(jìn)行排序,然后在帶寬和時(shí)延的約束條件下,對(duì)進(jìn)入發(fā)送端緩沖隊(duì)列的數(shù)據(jù)包進(jìn)行調(diào)度,優(yōu)先傳輸重要性等級(jí)較高的數(shù)據(jù)包,從而改善視頻播出質(zhì)量。4.提出一種針對(duì)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)擁塞控制機(jī)制。該算法在廣泛應(yīng)用的主動(dòng)隊(duì)列管理算法ARED的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),修改了緩存區(qū)平均隊(duì)列長(zhǎng)度、最大丟棄概率和丟棄率的計(jì)算方法,在擁塞發(fā)生時(shí)時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)包重要度,優(yōu)先丟棄重要性等級(jí)較低的數(shù)據(jù)包,不但有效提升了網(wǎng)絡(luò)性能,還改善了人眼對(duì)視頻播出質(zhì)量的主觀感受。5.提出一種客觀視頻質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。該評(píng)價(jià)方法以結(jié)構(gòu)相似性指數(shù)SSIM為基礎(chǔ),利用顯著度加權(quán)求得每幀圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià)值,再根據(jù)視頻動(dòng)態(tài)性描述求得逐幀質(zhì)量評(píng)價(jià)值的加權(quán)和。利用公共數(shù)據(jù)集和對(duì)本論文上述關(guān)鍵技術(shù)的測(cè)試,證明該評(píng)價(jià)指標(biāo)能夠更好的反映人眼視覺(jué)感知,與主觀評(píng)測(cè)結(jié)果更加吻合。綜上所述,本論文以改善接收端的視頻播出質(zhì)量為目的,以視頻動(dòng)態(tài)性描述為研究基礎(chǔ),專門針對(duì)視頻數(shù)據(jù)流在傳輸中涉及的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究,大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果分析表明,本論文所研究的視頻流媒體播出質(zhì)量服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)能夠明顯改善人眼對(duì)于視頻播出的主觀感知。
【圖文】：

圖 1-1 基于 SDN 的分層架構(gòu)圖負(fù)責(zé)處理各種業(yè)務(wù)和應(yīng)用；控制層負(fù)責(zé)處理數(shù)狀態(tài)信息的匯總和維護(hù)，并調(diào)用不同的轉(zhuǎn)發(fā)面狀態(tài)收集。和轉(zhuǎn)發(fā)分離、硬件設(shè)備歸一化、網(wǎng)絡(luò)資源虛擬網(wǎng)絡(luò)參數(shù)并實(shí)時(shí)配置到網(wǎng)絡(luò)中[13]，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。理念，設(shè)計(jì)發(fā)送端的數(shù)據(jù)包調(diào)度策略和路由節(jié)征需求，并且使算法不依賴于設(shè)備而存在，可一步。過(guò)編碼、調(diào)度、傳輸、差錯(cuò)隱藏和解碼之后，接收的視頻盡可能接近原始內(nèi)容，或者盡可能

圖1-2 H.264/SVC數(shù)據(jù)頭格式碼流對(duì)整體數(shù)據(jù)的質(zhì)量貢獻(xiàn)度來(lái)決定各個(gè) NALU 的 priority_id 等級(jí)，，丟棄順序。[15]在決定視頻幀的重要性時(shí)，主要根據(jù)幀的編碼類型（I，P 或 B 幀 中的位置提出一種啟發(fā)式算法。文獻(xiàn)[16-20]通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)的率失真模。文獻(xiàn)[16]聯(lián)合考慮了幀級(jí)別的量化失真、漂移失真和系數(shù)丟棄失真 GOP 為單位對(duì) SVC 分層視頻碼流按其重要性進(jìn)行次序排列，通過(guò)計(jì)噪比域分層碼流的失真，并依次選擇失真較小的分層碼流，保證接收分?jǐn)?shù)據(jù)包中恢復(fù)出最佳質(zhì)量的圖像。文獻(xiàn)[23]不但考慮視頻包在 GOP引入了端對(duì)端傳輸失真。文獻(xiàn)[19]在計(jì)算視頻失真時(shí)，考慮了幀內(nèi)/幀強(qiáng)度，并指出具有顯著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的宏塊與參考幀相同位置的宏塊差異將引起視頻質(zhì)量顯著降低。同樣在文獻(xiàn)[24]中，作者首先指出，高強(qiáng)傳輸失真比低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)信息視頻的傳輸失真大，將傳輸失真作為包的
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN919.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2564167