基于PI控制的多视点视频自适应传输控制算法

摘要

本发明涉及一种基于PI控制的MPEG‑DASH多视点视频自适应算法，包括：进入初始缓存阶段：设置PI控制器；计算估计吞吐量；计算缓存；计算缓存的偏移量；系统控制变量的输入；根据PI控制器的输出控制变量以及步骤6计算得到的估计吞吐量，通过控制计算单元输出第i个比特流视频切片选择标准；比特流选择，并在这些所选择的视频切片中选择客观指标值，即SSIM值较大的多视点比特流视频切片进行传输。本发明可以防止缓存溢出造成的视频播放停滞或带宽利用率低等问题。

主权项

一种基于PI控制的MPEG‑DASH多视点视频自适应算法，该算法采用PI控制器：将缓存相对于目标缓存的偏离程度作为误差反馈信号，通过反馈信号动态的输出多视点比特流切片选择标准，包括以下步骤：步骤1：资源预备：在多视点视频进行自适应传输前，服务器端进行多视点比特流的资源预备，将各个位置捕捉到的视频流进行独立对称编码，并以相同的时间间隔进行视频切片切割；步骤2：媒体描述文件生成：对多视点视频流进行打包，并将结构相似性指标SSIM作为设置多视点视频流的自适应切换的客观参考依据，将多视点视频的属性信息进行汇总生产媒体描述文件；步骤3：媒体描述文件预下载：在视频下载前，客户端先向服务器提出申请，并下载媒体描述文件，通过解析媒体描述文件了解服务器端的码率资源分配情况；步骤4：进入初始缓存阶段：客户端先向服务器申请视点数以及总比特率最低的多视点比特流视频切片，当缓存区的视频切片达到预定值时，执行步骤5，启动自适应传输；步骤5：设置PI控制器的比例系数K_p和积分时间常数K_i；步骤6：计算估计吞吐量：根据上一个视频切片下载速度，计算网络吞吐量，并将计算得到的网络吞吐量作为下一个视频切片下载期间的网络估计吞吐量T_e(i)；步骤7：计算缓存：根据申请的多视点比特流视频切片的总比特率、网络吞吐量以及上一个视频切片下载完成是的缓存余量，计算第i个视频切片下载完成后的缓存余量B(i)；步骤8：计算缓存的偏移量：设置目标缓存B_opt，将步骤7计算得到的缓存余量同目标缓存对比，并计算两者的差值作为当前的缓存偏移量B_offet： B_offset＝B(i)‑B_opt步骤9：系统变量的输入：将步骤8计算得到的缓存偏移量作为PI控制器的输入，进入PI控制器的计算单元，输出控制变量u(i)：$u\left(i\right)=K_p(B\left(i\right)-B_{opt})+K_i\underset{\tau =0}{\overset{i}{\Sigma }}(B\left(\tau \right)-B_{opt})$步骤10：计算多视点比特流切片选择标准：根据PI控制器的输出控制变量以及步骤6计算得到的估计吞吐量，通过控制计算单元输出第i个比特流视频切片选择标准:$\tilde{v}\left(i\right)=(1+u(i))\times T_e\left(i\right)$步骤11：比特流选择：根据步骤10输出的多视点比特流切片选择标准在各个比特流中选择总比特率最为接近该标准的视频切片，并在这些所选择的视频切片中选择客观指标值，即SSIM值较大的多视点比特流视频切片进行传输；步骤12：视频下载；根据步骤11所做决策向服务器端申请下一视频切片，等待，直到本视频切片下载完成；步骤13：重复步骤6～12，直到下载完成本视频所有切片。