[發(fā)明專利]一種基于Hadamard變換的三維小波視頻流量模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810097919.1
• 申請日: 2008-05-19
• 公開（公告）號: CN101588483B
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張燦;李哲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院研究生院
• 主分類號: H04N7/24
• 分類號: H04N7/24;H04N7/26;H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
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所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)流量控制與管理領(lǐng)域中的視頻業(yè)務(wù)流量模型，特別是一種基于 Hadamard變換的三維小波視頻流量模型。

背景技術(shù)

視頻業(yè)務(wù)流具有自相似、長相關(guān)等特點(diǎn)，是一個復(fù)雜的隨機(jī)過程，這給業(yè)務(wù)流的建模帶 來了困難。視頻業(yè)務(wù)流模型的統(tǒng)計(jì)特性主要包含兩個方面，即概率分布特性和自相關(guān)特性。 視頻業(yè)務(wù)流的概率分布具有重尾特性，自相關(guān)函數(shù)同時具有短時相關(guān)性和長時相關(guān)性。

在對傳統(tǒng)編碼視頻業(yè)務(wù)流建模的研究中，已經(jīng)提出了AR模型、馬氏模型、基于Hosking 取樣過程的模型、FARIMA模型、基于小波變換的模型等。傳統(tǒng)的AR模型和馬氏模型是短 時相關(guān)的，自相關(guān)系數(shù)呈指數(shù)下降，無法精確描述視頻業(yè)務(wù)流的二階統(tǒng)計(jì)特性；基于Hosking 取樣過程的模型、FARIMA模型和基于小波的模型克服了傳統(tǒng)模型的缺點(diǎn)，能夠同時捕獲視 頻業(yè)務(wù)流的SRD和LRD特性。但基于Hosking取樣過程的模型和FARIMA模型計(jì)算復(fù)雜度 高，實(shí)際工程中很少使用；基于小波變換的幀級模型以Harr小波的多分辨率分析為基礎(chǔ)，通 過小波系數(shù)的改造，可在小波域精確地捕獲MPEG-1視頻圖像的SRD和LRD特性。MPEG-4 幀級模型利用MPEG-4的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以IBB和PBB序列為基本處理單元，通過Hadamard 變換在正交變換域內(nèi)對IBB和PBB序列間的相關(guān)性進(jìn)行匹配建模，實(shí)現(xiàn)了對MPEG-4視頻 數(shù)據(jù)SRD和LRD特性的精確匹配；近年來，研究者發(fā)現(xiàn)了VBR視頻流量的多重分形特性， 開始利用多重分形級聯(lián)模型對單個視頻源進(jìn)行建模，提出了基于多重分形的VBR視頻流量多 步預(yù)測方法。隨著可伸縮性視頻編碼技術(shù)的發(fā)展，基于MPEG-FGS的視頻流量模型和MPEG-4 空間可伸縮編碼的視頻流量模型相繼出現(xiàn)。

基于三維小波變換的視頻編碼方法引入小波變換的多尺度分析特性，能夠提供空間、時 間可擴(kuò)展性和質(zhì)量可控性，編碼性能得到了有效提高，具有良好的應(yīng)用前景。但是，三維小 波視頻編碼方法使用的編碼方式和編碼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)方法不同，導(dǎo)致三維小波視頻業(yè)務(wù)體現(xiàn)出 獨(dú)特的統(tǒng)計(jì)特征，基于傳統(tǒng)編碼方式的流量模型不能對三維小波視頻流進(jìn)行準(zhǔn)確的建模。

發(fā)明內(nèi)容

針對傳統(tǒng)流量模型無法準(zhǔn)確描述三維小波視頻業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)特性的問題，本發(fā)明提供一種基 于Hadamard變換的三維小波視頻流量模型。模型包括參數(shù)估計(jì)模塊和模型仿真數(shù)據(jù)產(chǎn)生模 塊：參數(shù)估計(jì)模塊通過視頻幀分組和Hadamard變換后在正交變換域提取模型參數(shù)，模型仿 真數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊根據(jù)實(shí)際需要產(chǎn)生任意長度的隨機(jī)三維小波視頻業(yè)務(wù)仿真數(shù)據(jù)。

本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案是：參數(shù)估計(jì)模塊包含三個步驟，首先對視頻源數(shù)據(jù)按照三 維小波視頻流的GOP結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分組，然后對GOP列向量進(jìn)行Hadamard變換得到其變 換系數(shù)，最后在正交變換域利用一階AR模型進(jìn)行建模；模型仿真數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊首先產(chǎn)生仿 真的變換系數(shù)，然后對變換系數(shù)做Hadamard逆變換求得仿真的GOP序列組，最后按照三維 小波視頻源數(shù)據(jù)的GOP結(jié)構(gòu)重排，從而得到模型仿真數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益效果是：模型結(jié)構(gòu)簡單，計(jì)算復(fù)雜度低，生成的模型仿真數(shù)據(jù)能夠匹配視 頻源數(shù)據(jù)的概率密度函數(shù)，能夠同時模擬三維小波視頻業(yè)務(wù)自相關(guān)函數(shù)的短時相關(guān)性和長時 相關(guān)性；能夠仿真三維小波視頻源數(shù)據(jù)的排隊(duì)性能。

附圖說明

附圖是基于Hadamard變換的三維小波視頻流量模型圖

在附圖中，1表示參數(shù)估計(jì)模塊1(由附圖中3～9組成)；2表示模型仿真數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊2(由 附圖中9～15組成)；3表示三維小波視頻源的各幀幀長數(shù)據(jù)x(k)；4表示視頻幀分組過程；5 表示GOP列向量g(l)；6表示Hadamard變換；7表示GOP列向量的Hadamard變換系數(shù)8表示正交變換域建模過程；9表示正交變換域模型；10表示模型仿真Hadamard變換系數(shù)生 成過程；11表示模型仿真Hadamard變換系數(shù)12表示Hadamard逆變換過程；13表示 模型仿真GOP列向量g′(l)；14表示模型仿真幀序列排序過程；15表示模型仿真數(shù)據(jù)的各幀 幀長x′(k)。

具體實(shí)施方式

本模型分為參數(shù)估計(jì)和模型仿真數(shù)據(jù)產(chǎn)生兩個基本部分：

1、參數(shù)估計(jì)模塊：