基于视点预测的全景视频码率自适应策略

为解决全景视频传输中存在的视频卡顿多、用户体验质量（quality of experience,QoE）低等问题,研究当前主流的视点自适应传输方案,提出一种基于视点预测的码率自适应策略（VPBAS）。首先,构建了一种基于长短期记忆网络和全卷积网络的视点预测模型,模型将视点数据和视频显著性信息进行特征融合,实现不同模态数据的相互补充和修正,提高视点预测的准确率;然后,客户端采用随机森林算法预测当前的可用带宽,并根据视点预测结果和可用带宽信息为视频分块选择码率。最后,客户端把选择的码率信息定期发送给服务器,服务器根据反馈的信息向客户端推送最佳码率的全景视频流,这种交互过程在视频播放期间不断地重复,直至客户端观看完毕。实验结果表明,与现有传输方案相比,VPBAS能有效提高带宽受限情况下的视频观看体验。     

一种动态自适应HTTP流媒体码率切换算法

近年来,基于HTTP的动态自适应流媒体技术,已经被各种网络视频播放服务广泛采用.针对客户端缓冲区受限和网络环境不稳定的情况,提出一种基于客户端缓冲区长度的动态自适应码率选择算法.该算法通过对缓冲区进行分级实现了带宽的不同比例的缩放,并采用滑动窗口技术对带宽进行平滑处理.同时,通过设置每个缓冲区等级的带宽持续上升或下降时间的限制和采用高低带宽的中间码率等级,使码率等级不会剧烈变化.实验结果表明,该算法能在带宽利用和视频质量的平滑之间取得较好的平衡,提供良好的视频播放用户体验.     

基于随机森林的带宽预测算法研究与实现

为解决手机移动端带宽波动导致用户视频服务体验降低的问题,提出一种移动手机可用带宽预测算法(mobile available bandwidth prediction,MABP)。采集Android手机的LTE参数,使用随机森林预测手机带宽,当客户端发起视频服务请求时,同时向服务器反馈手机的当前可用带宽,服务器根据移动客户端提供的带宽信息进行自适应流分发(发送最优码率的视频),降低视频画面卡顿、画质模糊、切换时间过长等问题,提升用户体验(quality of experience,QoE)。在实际的网络环境下验证了所述算法的有效性。     

基于改进K 支配排序的高维多目标进化算法

为提高4目标以上高维多目标优化问题的求解性能,提出一种基于改进K支配排序的高维多目标进化算法(KS-MODE).该算法针对K支配的支配关系和排序方法进行改进,避免循环支配并增强选择压力;设计新的全局密度估计方法提高局部密度估计精确性;设计新的精英选择策略和适应度值评价函数;采用CAO局部搜索算子加速收敛.在4～30个目标标准测试函数上的实验结果表明,KS-MODE能够在保证解集分布性的同时大幅提升收敛性和稳定性,能够有效求解高维多目标优化问题.     

基于估值不确定度排序顺序均值采样的昂贵高维多目标进化算法

模型管理,特别是训练样本的选择和填充采样准则,是影响昂贵多目标优化算法求解性能的重要因素.为此,选择样本库中具有较好目标函数值的若干个体作为样本训练目标函数的代理模型,使用基于参考向量的进化算法搜索模型的最优解集,并提出一种基于个体目标函数估值不确定度排序顺序均值的采样策略,从该最优解集中选择两个个体进行真实的目标函数评价.为了验证算法的有效性,将所提出算法在DTLZ和WFG多目标优化测试问题和两个实际工程优化问题上进行测试,并与其他5种优秀的同类型算法进行结果对比.实验结果表明,所提出算法在求解昂贵高维多目标优化问题上是有效的.     

高维多目标动态停车场选择及路径诱导研究

现有停车诱导系统中采用的停车场选择及路径诱导方法多局限于提供用户出行前多目标最优的停车场选择方案及路径诱导方案,无法实现用户行进过程中动态的多目标停车场及路径优化选择,此外由于现有多目标优化算法性能受限,无法快速获得真正高维多目标最优的决策方案.针对上述问题,提出一种综合用户出行前静态的和行进中动态的高维多目标停车场选择及路径诱导模型,并设计了高维多目标优化算法KS-MODE保证模型的高效求解.实验结果表明,KS-MODE在4～15目标优化问题上的收敛性能相比较于现有多种算法具有明显优势,基于KS-MODE的模型求解能够在城市交通网中实现出行前及行进中的五目标最优的动态停车场选择及路径诱导,证明了高维多目标优化算法是求解停车场选择及路径诱导的有效方法,能够提高现有停车诱导系统的诱导精度及智能化程度.     

基于目标分解的高维多目标并行进化优化方法

高维多目标优化问题普遍存在且难以解决, 到目前为止, 尚缺乏有效解决该问题的进化优化方法. 本文提出一种基于目标分解的高维多目标并行进化优化方法, 首先, 将高维多目标优化问题分解为若干子优化问题, 每一子优化问题除了包含原优化问题的少数目标函数之外, 还具有由其他目标函数聚合成的一个目标函数, 以降低问题求解的难度; 其次, 采用多种群并行进化算法, 求解分解后的每一子优化问题, 并在求解过程中, 充分利用其他子种群的信息, 以提高Pareto非被占优解的选择压力; 最后, 基于各子种群的非被占优解形成外部保存集, 从而得到高维多目标优化问题的Pareto 最优解集. 性能分析表明, 本文提出的方法具有较小的计算复杂度. 将所提方法应用于多个基准优化问题, 并与NSGA-II、PPD-MOEA、ε-MOEA、HypE和MSOPS等方法比较, 实验结果表明, 所提方法能够产生收敛性、分布性, 以及延展性优越的Pareto最优解集.     

基于缓存补偿的视频码率自适应算法

针对基于超文本传输协议（HTTP）的动态自适应流（DASH）码率自适应算法未能充分利用视频缓存以及平均码率偏低的问题,提出一种DASH标准的基于缓存补偿的码率自适应切换（BASBC）算法。首先,根据最近下载分片的下载速率分析带宽波动程度并得到预估带宽;其次,依据预估带宽和当前码率等级在缓存区设置码率上切阈值和码率下切阈值,并利用动态上切阈值控制码率向上切换,消耗缓存时长,而利用动态下切阈值控制码率向下逐级切换,累积缓存时长,从而在缓存区形成累积-消耗的缓存状态循环。BASBC算法在视频播放平均码率上高于动态自适应的HTTP流码率渐进切换（DASBS）算法,有效提高了带宽利用率;虽然所提算法的平均码率稍低于基于DASH标准的码率平滑切换（RSS）算法,但所提算法的码率切换更为平滑,整体切换稳定性表现更优。实验结果表明,所提算法在动态网络环境中具有高带宽利用、切换平滑且稳定的良好表现,能够有效提高用户的体验质量（QoE）。     

基于PSTN传输信道的视频编码器码率控制

码率控制是在低带宽信道上传输低延迟、高质量视频的关键技术之一．根据基于PSTN信道的远程视频监控应用需求，提出一种甚低码率控制策略，通过为视频编码器增加Ⅰ帧码率控制，改进P帧的位率控制算法，以及引入二阶率失真模型，较好地解决了甚低带宽下视频编码器的码率控制问题．实验结果表明，算法降低了编码缓冲区延迟同时提高了重建图像的质量。     

基于状态机的视频码率自适应算法

由于链路带宽存在随机性,已有的基于超文本传输协议的动态自适应流媒体传输技术（DASH）的码率自适应算法不能很好解决播放流畅性和视频质量之间的矛盾。为解决该问题,提出一种基于状态机的DASH（SDASH）算法,将码率切换过程用状态机进行分析与控制。首先充分考虑客户端观看体验质量（QoE）的影响因素,对影响因素进行数值分析,并设定6个码率等级状态;然后将视频码率与影响因素的数值变化之间的联系作为状态转移条件;最后在保证播放缓存和码率偏移率处于一定阈值的条件下将视频码率切换至视频质量和播放流畅性整体性能相对最佳的码率等级上。实验结果表明,该算法与基于模糊逻辑控制的码率自适应算法相比能够提高客户端请求视频的平均码率,且尽量避免出现码率骤降等情况,从而较好地平衡播放流畅性和视频质量之间的关系,提升了视频观看过程的体验质量。     

基于DASH标准的码率平滑切换算法

针对现有的基于超文本传输协议的动态自适应流（DASH）码率自适应算法在无线网络环境中码率切换频繁以及平均码率偏低的问题，提出一种基于DASH标准的码率平滑切换（RSS）算法。首先，算法的带宽检测机制利用滑动窗口对历史下载速率进行取样以计算带宽偏移系数，根据带宽偏移系数的大小初步判断带宽的波动情况，并对波动较大的情况进一步确定是否存在一致性变化趋势，从而区分出带宽的持续变化和短暂抖动，同时计算出相应情况下的带宽预测值；其次，算法的码率决策模型综合考虑带宽波动情况、缓存占用和变化情况及带宽预测值等，并且分别采取快速缓冲（FB）、缓慢切换（SS）、快速上升（FR）、约束下降（LD）、稳定保持（SH）策略和休眠机制对码率选择过程进行动态控制。实验结果表明，与基于模糊逻辑的码率自适应算法以及吞吐量调节驱动的码率自适应算法相比，该算法在播放开始时能够在最短时间内将视频码率提升到最佳水平，提高视频播放过程中的平均码率，在播放过程中带宽骤变和交替性频繁波动情况下都能够很好地维持视频码率的稳定，将切换次数降到最低，从而获得良好的无线端视频体验质量。     

进化高维多目标优化算法研究综述

首先针对常规多目标优化算法求解高维多目标优化时面临的选择压力衰减问题进行论述;然后针对该问题,按照选择机制的不同详细介绍基于Pareto支配、基于分解策略和基于性能评价指标的典型高维多目标优化算法,并分析各自的优缺点;接着立足于一种全新的性能评价指标-----R2指标,给出R2指标的具体定义,介绍基于R2指标的高维多目标优化算法,分析此类算法的本质,并按照R2指标的4个关键组成部分进行综述;最后,发掘其存在的潜在问题以及未来发展空间.     

基于全局排序的高维多目标优化研究

目标数超过4的高维多目标优化是目前进化多目标优化领域求解难度最大的问题之一,现有的多目标进化算法求解该类问题时,存在收敛性和解集分布性上的缺陷,难以满足实际工程优化需求.提出一种基于全局排序的高维多目标进化算法GR-MODE,首先,采用一种新的全局排序策略增强选择压力,无需用户偏好及目标主次信息,且避免宽松Pareto支配在排序结果合理性与可信性上的损失;其次,采用Harmonic平均拥挤距离对个体进行全局密度估计,提高现有局部密度估计方法的精确性;最后,针对高维多目标复杂空间搜索需求,设计新的精英选择策略及适应度值评价函数.将该算法与国内外现有的5种高性能多目标进化算法在标准测试函数集DTLZ{1,2, 4,5}上进行对比实验,结果表明,该算法具有明显的性能优势,大幅提升了4~30维高维多目标优化的收敛性和分布性.     

基于后缀动态多缓存协作的流媒体分发技术

在Internet上高效传输流媒体数据是推广诸如视频点播等应用的基础．现有方案仅考虑了采用单代理结构的前缀缓存和服务器调度来降低骨干网带宽消耗和服务器负载．在带前缀缓存的Batch patching基础上提出了后缀的动态缓存算法ICBR，并提出了基于ICBR缓存算法的多缓存协作体系结构及协作算法MCC，仿真结果表明，基于ICBR的多缓存协作显著地降低了获取补丁而导致的骨干网带宽的消耗，提高了客户端QoS同时也降低了服务器负载．     

改进的r支配高维多目标粒子群优化算法

高维多目标优化问题是广泛存在于实际应用中的复杂优化问题,目前的研究方法大都限于进化算法.本文利用粒子群优化算法求解高维多目标优化问题,提出了一种基于r支配的多目标粒子群优化算法.采用r支配关系进行粒子的比较与选择,并结合粒子群优化算法收敛速度快的优势,使得算法在目标个数增加时仍保持较强的搜索能力;为了弥补由此造成的群体多样性的丢失,优化非r支配阈值的取值策略;此外,引入决策空间的拥挤距离测度,并给出新的外部存储器更新方法,从而进一步防止算法陷入局部最优.对多个基准测试函数的仿真结果表明所得解集在收敛性、多样性以及围绕参考点的分布性上均优于其他两种算法.     

基于参考点的高维多目标粒子群算法

高维多目标优化问题一般指目标个数为4个 或以上时的多目标优化问题.由于种群中非支配解数量随着目标数量的增加而急剧增多,导致进化算法的进化压力严重降低,求解效率低.针对该问题,提出一种基于粒子群的高维多目标问题求解方法,在目标空间中引入一系列的参考点,根据参考点筛选出能兼顾多样性和收敛性的非支配解作为粒子的全局最优,以增大选择压力.同时,提出了基于参考点的外部档案维护策略,以保持最后所得解集的多样性.在标准测试函数DTLZ2上的仿真结果表明,所提方法在求解高维多目标问题时能够得到收敛性和分布性都较好的解集.     

基于Cauchy分布的H.264/AVC码率控制优化算法

由于通信信道带宽有限,有必要对视频编码的输出码率进行控制。通过引入能量均方误差(EMSE),进行视频序列统计分析,建立了一种简单的线性图像失真模型,并基于编码器中量化系数的概率分布特性,提出了改进的Cauchy分布码率模型,然后利用Lagrangian方法实现了率失真优化的位分配。实验结果表明,与H.264参考软件所采用的JVT-G012算法相比,该算法提高了码率控制精度和峰值信噪比,从而改善了解码图像的质量。     

视频传输中的码率控制技术研究进展毕迎春王相海

码率控制技术对提高和平滑解码视频质量起着至关重要的作用。近年来各种视频编码标准和应用都对码率控制技术进行了大量的研究,如基于H.261和H.263的视频会议,基于MPEG-1和MPEG-2的媒体存储,以及最新的基于MPEG-4视频对象编码。首先对码率控制问题进行了基本描述,然后介绍了标准中的经典码率控制技术,接着将目前的码率控制技术归纳为3类:基于DCT视频编码器的码率控制技术、基于小波视频编码器的码率控制技术和精细粒度可分级视频编码的码率分配算法,并对这三类码率控制方法的发展进行了概括性阐述与比较性研究,讨论了各种算法的基本思想及其优缺点,最后对视频传输中的码率控制技术的未来发展趋势进行了展望。     

基于R2指标和目标空间分解的高维多目标粒子群优化算法

基于R2指标和分解策略的多目标粒子群优化算法(R2-MOPSO)在求解2、3个目标优化问题时具有较好的收敛性和多样性,但在求解高维多目标优化问题时难度较大.对此,提出一种基于R2指标和目标空间分解的高维多目标粒子群优化算法(R2-MOPSO-II).首先借鉴R2指标和目标空间分解策略综合权衡选择过程的收敛性和多样性,设计双层档案维护策略;然后设计一种新的向导选择策略来连接目标空间和决策变量空间,进而提出一种基于双层档案的速度和位置更新策略以权衡粒子群优化算法的勘探和开采能力;最后通过引入高斯学习策略和精英学习策略防止粒子陷入局部最优前沿.数值仿真结果表明,所提出算法在求解DTLZ和WFG测试问题时具有较好的收敛性和多样性.     

FGS视频流的码率分配算法研究

该文针对精细可分级编码(FGS)比特流在时变带宽网络上的传输,提出了一种基于视频序列率失真(R-D)特性的FGS增强层的码率分配算法,目标是减少接收端解码视频质量的波动,同时保持视频总体质量最优。首先建立一个在多帧图像增强层之间进行码率分配的最优化问题形式,并进行了合理的简化,然后利用线性内插原则建立描述各帧图像增强层率失真特性的R-D模型。由于各帧图像R-D曲线的单调特性,如此建立起来的最优化问题可以用简单的算法求出最优解。仿真结果表明,这个方案在保证解码视频质量恒定和保持视频总体质量最优两方面均收到了良好的效果,同时该方案的简易性使得它的实现和应用成为可能。