[發明專利]一種視頻傳輸配置模型的構建方法及應用

在審

• 申請號: 202210898346.2
• 申請日: 2022-07-28
• 公開（公告）號: CN115357379A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 戴祥祥;楊鵬;張澤宇;陳芃;周楚骎
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06N3/08;G06V10/74;G06V10/762;G06V10/82
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏倩

本發明公開了一種視頻傳輸配置模型的構建方法及應用，屬于視頻分析技術領域；本發明預先基于各攝像頭的采集到的歷史視頻視頻，將各攝像頭按照其所采集的視頻內容的相似度聚類到多個攝像頭簇中，并與距離最近的邊緣計算節點進行匹配，劃分的子集共享同一邊緣節點，從而使得同一攝像頭簇中具有相似特征的視頻源的各攝像頭共享同一視頻傳輸配置，有選擇性的傳輸數據，大大減少了資源開銷；與此同時，基于強化學習方法為每一個邊緣計算節點均訓練得到一個視頻傳輸配置單元，共同構建得到視頻傳輸配置模型，實現了動態視頻段的自適應配置選擇，能夠以較小的資源開銷實現視頻傳輸參數的自適配置。

技術領域

本發明屬于視頻分析技術領域，更具體地，涉及一種視頻傳輸配置模型的構建方法及應用。

背景技術

隨著大數據時代的來臨，通信網絡和嵌入式技術的不斷發展，攝像機由于其捕捉豐富信息的能力，在智能城市發揮著越來越重要的作用。攝像頭被廣泛部署以獲得豐富、直觀的環境信息。這些攝像頭被用于交通管制、安全監督、工廠監控等場景。由于大規模的自動化和低經濟成本的需求，視頻分析的目的即利用計算機視覺技分析攝像頭采集信息，分離場景中的背景，并進行目標分析，廣泛應用于道路監控、自動駕駛、目標檢測及智能工業等領域中。視頻分析中的視頻來源通常為一個多視角攝像頭集群系統，多視角集群系統中往往含有多個攝像頭，各攝像頭的視頻傳輸參數(如幀率、分辨率和視頻段大小等)各不相同，其具體配置將會影響后續視頻分析的準確度、傳輸帶寬需求等性能表現，因此，研究一種視頻傳輸配置方法及應用存在重要意義。

邊緣計算節點在視頻傳輸和分析中有著廣泛的應用前景。通過添加邊緣節點體系結構，視頻流最初可以在邊緣節點進行處理，而不是將所有內容交付到云端。與后者相比，在邊緣節點具有網絡負擔更小的優點，處理查詢有助于減少服務延遲，同時保持較高的準確性。在邊緣節點體系結構下，現有的視頻傳輸配置方法通常將攝像頭所捕獲的視頻傳輸至隨機的邊緣節點，將攝像頭與邊緣節點進行隨意匹配，使得多視角攝像頭集群系統采集的視頻數據存在大量的冗余，導致配置資源的浪費；并且，各攝像頭傳輸視頻的配置參數相對固定，無法針對具體分析任務和實際網絡環境進行自適應調整，資源開銷較大，也無法兼顧視頻傳輸性能及視頻分析任務的準確率。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種視頻傳輸配置模型的構建方法及應用，用以解決現有技術無法以較小的資源開銷，實現視頻傳輸參數的自適配置的技術問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種視頻傳輸配置模型的構建方法，包括以下步驟：

S1、搭建視頻傳輸配置模型；其中，視頻傳輸配置模型包括：多個視頻傳輸配置單元；視頻傳輸配置單元的數量與邊緣計算節點的數量相同，一個視頻傳輸配置單元對應一個邊緣計算節點；視頻傳輸配置單元包括強化學習網絡；

視頻傳輸配置單元用于將對應邊緣計算節點接收對應攝像頭采集的視頻段時的環境狀態信息輸入至其強化學習網絡中，得到視頻傳輸參數；將對應邊緣計算節點所對應的各攝像頭按照所得視頻傳輸參數進行統一配置后，計算得到在上述環境狀態信息下進行相應配置后的獎勵值，記為環境狀態信息所對應的獎勵值；其中，環境狀態信息包括：傳輸延遲、傳輸帶寬、視頻分析的準確度及類型；視頻傳輸參數包括：視頻幀率、視頻分辨率和用于進行視頻分析的視頻段大小；

S2、將各邊緣計算節點所對應的訓練樣本子集輸入至對應的視頻傳輸配置單元中，分別最大化各訓練樣本子集中的所有環境狀態信息所對應的獎勵累積值，對各視頻傳輸配置單元進行訓練，從而得到訓練好的視頻傳輸配置模型；

其中，邊緣計算節點所對應的訓練樣本子集包括：在若干歷史時刻下邊緣計算節點接收對應攝像頭采集的視頻段時的環境狀態信息；其中，邊緣計算節點與攝像頭之間的對應關系的確定方法，包括：對各攝像頭按照其所采集的視頻內容的相似度進行聚類，得到各攝像頭簇；并分別將各攝像頭簇和與其距離最近的邊緣計算節點進行匹配。

進一步優選地，邊緣計算節點與攝像頭之間的對應關系的確定方法，包括以下步驟：