[發明專利]一種基于體驗質量預測的移動視頻碼率調整方法

有效

• 申請號: 201210338422.0
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102802089A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 于新;陳惠芳;謝磊;趙問道
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04N21/647
• 分類號: H04N21/647;H04N21/6437
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.?一種基于體驗質量預測的移動視頻碼率調整方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1：在發送端將視頻編碼速率從小到大分為四個等級，分別是低等、中等、高等和優秀，用一個集合level={0,1,2,3}表示，其中level=0表示碼率等級為低等，level=1表示碼率等級為中等，level=2表示碼率等級為高等，level=3表示碼率等級為優秀；

步驟2：當移動終端用戶請求視頻業務時，將視頻的初始碼率等級設為中等；

步驟3：QoE預測模型周期性地計算用戶的體驗質量，用MOS_n表示終端用戶在第n個周期內的整體感受；

步驟4：對所預測的MOS_n值和預設的QoE閾值進行比較，其中預設的QoE閾值用MOS_th表示，若MOS_n≥MOS_th，碼率不做調整，否則根據兩個周期內接收端反饋的網絡擁塞指示和視頻編碼速率做出相應的碼率調整策略，輸出下一周期的碼率等級；

步驟5：重復上述步驟3～步驟4，直至請求結束。

2.根據權利要求1所述的一種基于體驗質量預測的移動視頻碼率調整方法，其特征在于：步驟3中所述QoE預測模型位于視頻服務器側，輸入為端到端的跨層參數，包括網絡層參數、應用層參數、視頻內容特征參數以及用戶終端參數，其中所述網絡層參數由移動終端用戶發送的RTCP接收方報告統計，所述應用層參數由視頻編碼器處獲取，所述視頻內容特征參數通過計算源視頻的亮度變化信息和邊緣塊信息來獲取，所述用戶終端參數通過移動終端的IMEI串號查詢獲得。

3.根據權利要求1所述的一種基于體驗質量預測的移動視頻碼率調整方法，其特征在于：步驟3中所述QoE預測模型通過訓練若干個梯度提升決策樹建立，其中N個訓練樣本的集合表示為???????????????????????????????????????????????，向量x_i包括k個輸入的跨層參數，表示為，y_i表示主觀實驗得出的MOS值，值域為1≤y_i≤5，具體訓練過程如下：

a）定義初始化弱分類器為常數，滿足：

，其中表示初始化的弱分類器，常數使得預測損失函數達到最小值，表示初始化弱分類器的預測損失函數，表達式為；

b）在每次迭代中都構造一個基于回歸樹的弱分類器，并設第m次迭代后得到的預測函數為，相應的預測損失函數為，為使預測損失函數減小得最快，第m個弱分類器建立在前m-1次迭代的預測損失函數的梯度下降方向：

，，其中表示第m次迭代的弱分類器的建立方向，表示前m-1次迭代的預測損失函數，表達式為，表示對預測損失函數求偏導，設第m個弱分類器的表達形式為，其中表示第m個回歸樹，向量表示第m個回歸樹的參數，表示第m個回歸樹的權重，基于求得的梯度下降方向，是使沿此方向逼近的參數值，即

，是沿此方向搜索的最優步長，即；

c）更新每次迭代后得到的預測函數，即，若相應的預測損失函數滿足誤差收斂條件，則終止迭代。

4.根據權利要求1所述的一種基于體驗質量預測的移動視頻碼率調整方法，其特征在于：步驟4中所述網絡擁塞指示用CI表示，通過端到端的丟包率來衡量，用PLR表示，當PLR≤PLR_th時，表明網絡未發生擁塞，此時CI=0；當PLR>PLR_th時，表明網絡發生擁塞，此時CI=1，其中PLR_th表示丟包率的預設閾值。

5.根據權利要求1所述的一種基于體驗質量預測的移動視頻碼率調整方法，其特征在于：步驟4中所述碼率調整策略，具體是：在第n+1個碼率調整周期開始時刻，通過滑動窗機制觀察第n-1個周期和第n個周期內的網絡擁塞指示CI_n-1和CI_n，共分四種情況，其中第n-1個周期、第n個周期和第n+1個周期內的碼率等級分別表示為level_n-1、level_n和level_n+1，且其值域屬于{0,1,2,3}：

如果CI_n-1=0且CI_n=0，說明網絡狀況良好，此時取前兩個周期內碼率的較小值并向上調整一個等級，即調整后的碼率等級為

；

如果CI_n-1=0且CI_n=1，說明網絡開始發生擁塞，此時取前兩個周期內碼率的較小值并向下調整一個等級，即調整后的碼率等級為

；

如果CI_n-1=1且CI_n=0，說明網絡的狀態從擁塞過渡到良好，此時碼率暫時不作調整，即；

如果CI_n-1=1且CI_n=1，說明網絡的擁塞狀況嚴重，此時取前兩個周期內碼率的較小值并向下調整兩個等級，即調整后的碼率等級為

。