[發(fā)明專利]一種基于DASH的全景視頻自適應(yīng)傳輸方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810092135.3
• 申請(qǐng)日: 2018-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN108235131B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雒江濤;楊福星;楊軍超;徐正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N21/442
• 分類號(hào): H04N21/442;H04N21/218;H04N21/81;H04N21/845;H04N21/858;H04N13/194;H04N13/366;H04N13/332
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種基于DASH的全景視頻自適應(yīng)傳輸方法，屬于全景視頻傳輸技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：建立三維全景視頻與二維平面全景視頻的映射關(guān)系模型，基于人體視覺和運(yùn)動(dòng)特性對(duì)全景視頻進(jìn)行區(qū)域優(yōu)先級(jí)劃分，服務(wù)器端將全景視頻進(jìn)行切片化，客戶端帶寬估計(jì)模塊利用卡爾曼濾波算法進(jìn)行預(yù)測(cè)可用帶寬，客戶端視頻緩存模塊基于緩存區(qū)狀態(tài)對(duì)可用帶寬進(jìn)行平滑處理，客戶端用戶視窗感知模塊基于運(yùn)動(dòng)慣性進(jìn)行用戶視窗預(yù)測(cè)，客戶端決策模塊綜合考慮用戶視窗、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和緩存區(qū)狀態(tài)自適應(yīng)傳輸全景視頻。相比傳統(tǒng)視頻傳輸方法，本發(fā)明綜合考慮到了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、緩存區(qū)狀態(tài)以及用戶視窗，提高了用戶體驗(yàn)質(zhì)量QoE。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于全景視頻傳輸技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于DASH的全景視頻自適應(yīng)傳輸方法。

背景技術(shù)

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)VR得到不斷普及和推廣，擁有廣闊的市場(chǎng)前景。VR全景視頻是由360度全方位的視頻畫面所構(gòu)成，用戶可以通過使用頭戴式顯示器(head-mounted display，HMD)選擇任意角度觀看感興趣的內(nèi)容，獲得如同身臨其境般的沉浸式體驗(yàn)感。全景視頻相較于傳統(tǒng)視頻數(shù)據(jù)量巨大，如何在帶寬有限的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中傳輸全景視頻成為了一個(gè)關(guān)鍵問題所在。

全景視頻傳輸作為新興研究熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了相關(guān)研究探索。北京大學(xué)的郭宗明等闡述了全景視頻傳輸框架、關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。Hosseini等采用了優(yōu)先級(jí)技術(shù)來研究有效傳輸。Niamut等詳細(xì)介紹了DASH標(biāo)準(zhǔn)以及DASH技術(shù)在視頻傳輸過程中的運(yùn)用，但并未給出自適應(yīng)傳輸算法。Yanan Bao等對(duì)150位用戶的歷史觀看數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提出了一種基于運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)的僅傳輸用戶可能觀看部分的方法，但當(dāng)預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確時(shí)用戶將無法觀看視頻內(nèi)容。因此，需要一種基于DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP，基于HTTP的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)多媒體流)的全景視頻自適應(yīng)傳輸方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于DASH的全景視頻自適應(yīng)傳輸方法，旨在改善全景視頻傳統(tǒng)傳輸技術(shù)的不足之處，提高全景視頻用戶的用戶體驗(yàn)質(zhì)量QoE。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于DASH的全景視頻自適應(yīng)傳輸方法，采用視頻內(nèi)容完全傳輸?shù)牟呗裕谟脩粢暣皩⑷耙曨l區(qū)域進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分，傳輸高低質(zhì)量組合的全景數(shù)據(jù)。該方法是建立三維全景視頻與二維平面全景視頻的映射關(guān)系模型，基于人體視覺和運(yùn)動(dòng)特性對(duì)全景視頻進(jìn)行區(qū)域優(yōu)先級(jí)劃分，服務(wù)器端將全景視頻進(jìn)行切片化，客戶端帶寬估計(jì)模塊利用卡爾曼濾波算法進(jìn)行預(yù)測(cè)可用帶寬，客戶端視頻緩存模塊基于緩存區(qū)狀態(tài)對(duì)可用帶寬進(jìn)行平滑處理，客戶端用戶視窗感知模塊基于運(yùn)動(dòng)慣性進(jìn)行用戶視窗預(yù)測(cè)，客戶端決策模塊綜合考慮用戶視窗、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和緩存區(qū)狀態(tài)自適應(yīng)傳輸全景視頻。

該方法具體包括以下步驟：

S1：依據(jù)人體視覺特性與頭部運(yùn)動(dòng)特性，水平視角與垂直視角范圍均在120度左右區(qū)域?yàn)樽罴蚜Ⅲw感區(qū)域以及人體頭部在水平方向和垂直方向的運(yùn)動(dòng)范圍分別在60度和30度左右，將三維全景視頻劃分為三個(gè)質(zhì)量?jī)?yōu)先級(jí)區(qū)域；

S2：服務(wù)器端依據(jù)視頻總時(shí)長(zhǎng)S與劃分時(shí)間間隔T，在時(shí)域上將全景視頻劃分為N＝S/T個(gè)片段，每個(gè)視頻片段表示為Seg_i，i∈[1,N]，根據(jù)步驟S1得出每個(gè)視頻片段對(duì)應(yīng)有三個(gè)質(zhì)量不同的版本，每個(gè)視頻版本劃分m*n個(gè)網(wǎng)格切片，對(duì)二維平面全景視頻進(jìn)行編碼，總共生成m*n*3*N個(gè)視頻切片，且生成含有時(shí)間、空間位置、碼率、分辨率與幀率信息的媒體文件展示描述文件；其中m、n表示分布在橫軸和縱軸上的視頻切片個(gè)數(shù)；

S3：客戶端下載服務(wù)器上的媒體文件展示描述MPD文件，解析得到全景視頻切片的信息，包含時(shí)間、空間位置、分辨率、URL；基于快速啟動(dòng)原理，決策模塊生成在時(shí)間t∈[0,jT]內(nèi)下載的低質(zhì)量級(jí)的全景視頻的URL集，切片請(qǐng)求模塊基于URL請(qǐng)求下載視頻切片集；其中j表示初始階段系統(tǒng)擬定快速啟動(dòng)的視頻片段的個(gè)數(shù)；