基于事件的視頻傳輸自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法及其應(yīng)用

封盛

摘要：在監(jiān)控視頻傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)狀況及編碼參數(shù)的改變會影響視頻質(zhì)量與占用的存儲資源。在對IP 網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，提出了一種基于交通事件的視頻傳輸?shù)淖赃m應(yīng)調(diào)節(jié)方法。這種方法在實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)資源狀況的同時考慮存儲資源，在交通事件發(fā)生時提高視頻碼率和分辨率達到提高視頻質(zhì)量的目的；在沒有事件發(fā)生期間采用低編碼參數(shù)，達到節(jié)約存儲資源的目的。結(jié)合一個交通視頻通信系統(tǒng)，實現(xiàn)了這種基于事件的自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法的應(yīng)用，并進行了實際測試，驗證了其運行效果。

關(guān)鍵詞：視頻傳輸； 實時視頻； 自適應(yīng)調(diào)節(jié)； 實時傳輸協(xié)議； 存儲資源

中圖分類號：TP37 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）02-0375-05

隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，多媒體應(yīng)用越來越引人注目。在交通監(jiān)控系統(tǒng)中，對于視頻的傳輸有一點的要求，如帶寬、時延和數(shù)據(jù)丟失率等，每個路口有大量的視頻數(shù)據(jù)需要進行傳輸和存儲，其中大部分視頻數(shù)據(jù)是對于道路情況的記錄，對于交通監(jiān)控不具有太大的意義，這些數(shù)據(jù)與包含交通事件信息的視頻數(shù)據(jù)采用相同的編碼和傳輸參數(shù)是不合理的，但是目前互聯(lián)網(wǎng)不能提供相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量調(diào)節(jié)機制及節(jié)約存儲資源的措施，只能做到盡力而為。

本文以交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)為背景，考慮交通事件采用基于終端的自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略，通過實驗驗證了基于事件的視頻傳輸自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法對于節(jié)約存儲資源的可行性。

1 實時視頻傳輸

在交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控視頻進行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^程包括視頻采集、視頻編碼、視頻傳輸及控制等幾個部分，其中視頻編碼及視頻傳輸技術(shù)是本文研究的主要內(nèi)容。

1.1實時傳輸協(xié)議

實時傳輸協(xié)議RTP（Real-time Transport Protocol）是針對Internet上多媒體數(shù)據(jù)流設(shè)計的一個傳輸協(xié)議。RTP 可以與其它適合的底層網(wǎng)絡(luò)或傳輸協(xié)議一起使用，例如UDP 或TCP 協(xié)議。RTP主要負責將流媒體數(shù)據(jù)安裝RTP數(shù)據(jù)包的格式進行封裝并通過下層協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸；其本身只保證實時數(shù)據(jù)的傳輸，并不能提供任何可靠傳輸機制，也不提供擁塞和流量控制，擁塞和流量控制則是利用實時傳輸控制協(xié)議RTCP （Real-time Transport Control Protocol）來實現(xiàn)。

RTCP負責傳輸過程中服務(wù)質(zhì)量的管理與控制，在各會話用戶之間傳遞控制信息，提供流量和擁塞控制服務(wù)；在RTP會話過程中，各參與會話者周期性地傳送RTCP數(shù)據(jù)包，包中含有己發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量、丟失數(shù)據(jù)包數(shù)等統(tǒng)計信息。通過RTCP 數(shù)據(jù)包攜帶的信息，在一定程度上能反映當前RTP會話傳輸通道的網(wǎng)絡(luò)狀況。

2 基于事件的視頻傳輸自適應(yīng)調(diào)節(jié)框架

視頻數(shù)據(jù)在進行網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，由于網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定及路由的選擇等情況都可能造成傳輸時延，更嚴重的會產(chǎn)生丟包處理，這些問題會對視頻質(zhì)量造成影響。該文提出在特定的背景下，進行視頻傳輸時采用基于事件的自適應(yīng)調(diào)節(jié)視頻碼流的方法，通過判斷有無交通事件發(fā)生及當前網(wǎng)絡(luò)狀況，自適應(yīng)調(diào)節(jié)視頻編碼參數(shù)，在保證用戶對于視頻質(zhì)量要求的前提下節(jié)約存儲資源。

2.1自適應(yīng)調(diào)節(jié)框架

根據(jù)上述基于事件視頻傳輸?shù)淖赃m應(yīng)調(diào)節(jié)特性，設(shè)計基于事件視頻傳輸自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，其框架如圖1所示。

基于事件的視頻傳輸自適應(yīng)調(diào)節(jié)框架包括視頻發(fā)送端和視頻接收端兩個部分。視頻發(fā)送端由視頻編碼模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、事件判斷模塊、自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制模塊、自適應(yīng)策略制定等模塊組成；視頻接收端由視頻輸出模塊、解碼模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、網(wǎng)絡(luò)狀況反饋等模塊組成；視頻編解碼模塊負責對視頻數(shù)據(jù)的編碼及解碼的具體實施，網(wǎng)絡(luò)狀況反饋模塊提供調(diào)節(jié)所依據(jù)的網(wǎng)絡(luò)狀況信息，自適應(yīng)策略和調(diào)整模塊則根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況及交通事件判斷需要采用何種調(diào)節(jié)手段。

3 基于事件的視頻傳輸自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法

基于事件的視頻傳輸自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在運行時，需要一定的策略，根據(jù)事件是否發(fā)生以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)狀況信息，對視頻的編碼參數(shù)進行調(diào)整。根據(jù)不同應(yīng)用場景、不同的網(wǎng)絡(luò)狀況信息、用戶需求等采取合適的自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略。本節(jié)提出一種用于基于事件的視頻傳輸自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，其中的關(guān)鍵點在于當交通事件發(fā)生時對于網(wǎng)絡(luò)狀況判斷、視頻碼流調(diào)節(jié)策略以及相應(yīng)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略。

3.1網(wǎng)絡(luò)狀況判斷

3.2 視頻編碼參數(shù)調(diào)節(jié)策略

在眾多編碼參數(shù)中，視頻碼率及分辨率對視頻質(zhì)量及體積有著重要影響。因此，在沒有交通事件發(fā)生的情況下，視頻編碼采用較低的碼率及分辨率，節(jié)約資源；在事件發(fā)生時，提高視頻碼率及分辨率，保證高質(zhì)量的視頻，便于事件的分析與回放。

4 基于事件的視頻傳輸自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法應(yīng)用

本文所提出的基于交通事件的視頻傳輸自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用場景為交通監(jiān)控系統(tǒng)。通過視頻發(fā)送端和接收端兩部分組成實驗系統(tǒng)。使用兩臺計算機分別作為視頻發(fā)送端和接收端，基于RTP協(xié)議進行視頻數(shù)據(jù)傳輸。

4.1自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行效果

將一段長度為240秒且含有違章停車事件的視頻數(shù)據(jù)作為實驗對象，一輛小轎車在路邊違章停車，整個事件的持續(xù)時間約為20秒，其余約220秒時間的內(nèi)容為正常路況狀態(tài)。圖4為違章停車事件開始，圖5為違章停車事件結(jié)束。

兩次實驗的結(jié)果如表2所示，未采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法時，經(jīng)傳輸后視頻大小為11.6M，采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法時，經(jīng)傳輸后視頻大小為（7.94+V）M，其中7.94為正常路況狀態(tài)視頻，不包含事件內(nèi)容數(shù)據(jù)，V為不同網(wǎng)絡(luò)狀況下，撞車事件數(shù)據(jù)的傳輸后的視頻大小，網(wǎng)絡(luò)狀況良好時，事件數(shù)據(jù)大小為1.18M，整個視頻大小為9.12M；網(wǎng)絡(luò)狀況一般時，事件數(shù)據(jù)大小為0.91M，整個視頻大小為8.82M；網(wǎng)絡(luò)狀況較差時，事件數(shù)據(jù)大小為0.69M，整個視頻大小為8.63M。

5 總結(jié)

本文提出了一種基于事件的視頻傳輸自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，并以交通監(jiān)控系統(tǒng)中進行了實驗。這種視頻傳輸方法以是否發(fā)生事件作為調(diào)整發(fā)送端編碼參數(shù)的重要依據(jù)，當有交通事件發(fā)生時，采用高質(zhì)量編碼參數(shù)編碼，保證交通事件清晰；無交通事件時，采用低質(zhì)量編碼參數(shù)，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)和存儲資源。通過實驗驗證了基于事件的視頻傳輸自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法在保證視頻有效信息的基礎(chǔ)上，節(jié)約了存儲資源，具有一定的可行性。

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